0 引言

铝合金脱模剂是铝合金压铸生产中不可缺少的消耗性辅料 [1].优质的脱模剂不仅可以在高温下起到润滑作用，避免金属液对型腔表面的冲刷，改善模具工作条件，防止粘模，降低模具的导热率和模温，调节模具各部分的温度使之达到相对稳定，改善成形性，减少产品不良率等，所形成的薄膜还可以减少铸件与模具型腔特别是型芯之间的摩擦与磨损，延长模具寿命[2].目前市场上的脱模剂主要有油性脱模剂，水基脱模剂以及粉体脱模剂.由于水基脱模剂在使用过程中，不冒黑烟，调节模具工作温度效率高，容易实现喷涂自动化，因而在现代压力铸造生产中广泛使用.由于水基脱模剂是由基础油相、乳化剂和水相等组成的乳液体系，其热力学性质是不稳定的，长时间放置后乳液都会出现分层.乳液的稳定性一直是制约该产品使用的重要因素.根据Stoke定律，分散相粒径对乳液稳定性有直接影响，油滴的粒径越小、越均匀，乳液的稳定性就越高.通过均质处理可以使分散相粒子均匀细化，从而达到提高乳液稳定性的目的[3].合适的均质压力与均质级数和均质次数对得到理想的分散相粒径从而获得高稳定性的乳液有重要意义.本文以乳液粒度分布为指标，分析均质压力与均质级数和均质次数对铝合金脱模剂稳定性的影响.

1 材料和方法

1.1 材料

自制铝合金脱模剂，固含量约20%，粘度363 MPa·s.

1.2 实验设备

东华GYB60-3S型高压均质机，上海东华高压均质机厂，二级最高均质压力为20 MPa，一级额定均质压力为60 MPa，瞬间均质压力可达到80 MPa.Malvern Zetasizer Nano ZS 90激光粒度仪，英国马尔文仪器有限公司.

1.3 高压均质机工作原理

均质作用的原理一般认为，高压均质过程主要发生在均质阀处[4]，被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙后，其流速在瞬间被加速到200～300 m·s-1，从而产生巨大的压力降，当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸气压(或空气分离压)时，液体就开始 “沸腾”，迅速“气化”，内部产生大量气泡.含有大量微气泡的液体朝缝隙出口流出，流速逐渐降低，压力又随之提高，压力增加到一定值时，液体中的气泡突然破灭而重新凝结，气泡在瞬时大量生成和破灭就形成了空穴现象[4-5].空穴现象似无数的微型炸弹，能量强烈释放产生强烈的高频振动，同时伴随着强烈的湍流所产生的强烈的剪切力，液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流和剪切力的共同作用下被粉碎成微粒，其中空穴效应所起作用被认为较大[6].被粉碎的微粒接着又高速冲击到冲击环上，被进一步粉碎和分散.经过均质后，料液在高速流动时的剪切效应、高速喷射时的撞击作用、瞬间强大压力降时的空穴效应三重作用下[7-8]，使物料达到超细粉碎，从而大大提高乳液的稳定性和延长产品的贮存期.

山药可以有性繁殖（山药子），也可以无性繁殖（山药苗头和块茎），但生产上以无性繁殖为主。苗头一般长15-25 cm，重量在50 g以上，不能过小。段块比苗头出苗迟15-20天，但产量比苗头的高，可采用育苗方法弥补出苗迟的缺点。一般每个段块75-100 g重。

1.4 粒度分析

从图2和表2可以看出，经过单级(一级)压力均质后，原样的粒径分布开始时随着压力的增大，乳液粒径分布曲线开口逐渐变宽，压力为40 MPa时，粒径在140～720 nm之间，继续增加压力至50 MPa时，乳液粒径分布曲线开口逐渐变窄，粒径分布在130～700 nm之间，图形趋于规则的峰形.当压力为60 MPa时，乳液粒径分布曲线开口变得更窄，粒径分布在120～680 nm之间，但继续增大压力至70 MPa，乳液粒径分布曲线变化不明显.同时，经过不同的压力均质后，乳液的平均粒径也发生了不同的变化.当压力为30 MPa时，平均粒径高达384 nm，增大压力，平均粒径逐渐，50 MPa时的平均粒径为338 nm，至70 MPa时平均粒径减小至310 nm.

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2 结果与讨论

2.1 单级(二级)压力均质结果分析

将原铝合金脱模剂乳液进行单级(一级)压力均质，均质压力分别为30、40、50 、60和70 MPa，经不同的单级(一级)压力均质后乳液的平均粒径及粒径分布如表2和图2所示.

基于课前学习任务，笔者的视听说课内教学采用全班教学与分组教学结合的形式。教材的Lead-in采用分组教学、Basic listening practice采用全班教学、Listening in将分组教学与全班教学相结合、Speaking out采用全班教学、Let’s talk和View and Speaking采取分组教学与全班教学的结合。

这是由于乳液经一级阀的间隙后，油相在乳液微粒被打碎后，经剪切、空穴等作用，使原乳液得到细化.当压力较小时，乳液并没有被充分打碎，未被充分打碎的液滴的粘度较大，和被打碎的液滴聚集在一起，故从粒径分布图上看，在较低压力下，随着一级均质压力的上升，乳液粒径分布变宽，平均粒径也变大；当压力足够大时，乳液液滴被全部打碎，经过机械作用力后粘度降低，乳液聚集现象也逐渐缓解，故粒径分布又逐渐变窄，平均粒径开始下降，此后压力继续上升，对乳液液滴的破碎作用不再有明显的强化，因此对粒径分布和平均粒径的影响并不明显.

  

图1 单级(二级)压力均质乳液粒径分布图Fig.1 Single-stage (two-level) pressure homogereous emulsion particle size disitribntion

 

表1 单级(二级)压力均质乳液的平均粒径

根据单级(二级)压力均质结果，选定二级压力为12 MPa，并复合一级压力进行均质，一级压力分别为30、40、50、60和70 MPa，经不同的压力均质后乳液的平均粒径及粒径分布如表3和图3所示.从图3和表3可以看出，随着压力增大，粒径分布曲线开口逐渐变小，粒径分布范围缩小，30 MPa时的粒径分布在100～630 nm之间，至60 MPa时粒径分布在100～540 nm之间.但当压力高至70 MPa时，粒径分布曲线开口反而变大.不同压力均质后乳液的平均粒径也随着压力的增大逐渐变小，30 MPa时的平均粒径为311 nm，60 MPa时变为262 nm，但70 MPa时又增大为290 nm.这是由于经过二级处理后，原乳液粒子经过打碎和重新乳化，使原液得到了细化和均化.但当压力过大时，超细的粒子间发生聚集现象，使得其粒径分布变宽，平均粒径变大.

  

样品原液6MPa12MPa18MPa平均粒径/nm320326311360

2.2 单级(一级)压力均质结果分析

将原铝合金脱模剂乳液进行单级(二级)压力均质，压力分别为6、12和18 MPa，经不同的单级(二级)压力均质后乳液的平均粒径及粒径分布如表1和图1所示.

  

图2 单级(一级)压力均质乳液粒度分布图 Fig.2 Single-stage (one-level) pressure homogereous emulsion particle size disitribntion

采用Malvern Zetasizer Nano ZS 90激光粒度仪对乳液进行粒度测试.

该教学楼地基基础基本完好，未发现倾斜、变形、裂缝等缺陷；教学楼支撑大梁的墙体有竖向裂缝，个别窗上墙体有斜裂缝；墙体无严重酥碱和明显歪闪；楼屋盖构件无明显变形和严重开裂，梁板无露筋、保护层脱落、酥碱等现象；2层和3层有严重漏雨现象。3层木屋架由砖短柱支撑，无可靠连接，木屋架由于常有漏雨现象，已经略有腐蚀，漏雨之处腐蚀较为严重。

从图1中可以看出随着压力的升高，乳液粒径分布曲线开口逐渐变窄，粒度分布更均匀，图形趋于规则的峰形.原液、压力6 MPa、压力12 MPa，粒径基本分布在130～700 nm之间.但当继续增高压至18 MPa时，粒径分布在100～1 200 nm之间，反而变宽.从表1可以看出均质后的乳液的平均粒径从320 nm增加到326 nm，12 MPa时降为311 nm，平均粒径变化不大，但当压力为18 MPa时的平均粒径明显增大为360 nm.这是由于当初乳液经过单级(二级)均质阀乳化作用，使原有的乳化体系被打破重新进行乳化，乳化效果不明显.当二级压力过大时，乳化剂不能被充分吸附到新增加的界面上，原来吸附在单个液滴上的乳化剂将向其他液滴迁移，形成粒子间的桥连，从而使粒子发生聚集现象，因此粒径分布变得更宽，平均粒径也显著增大.

 

表2 单级(一级)压力均质乳液平均粒径

 

Tab.2 Single-stage (one-level) pressure homogereous emulsion particle size on average

  

样 品原液30MPa40MPa50MPa60MPa70MPa平均粒径/nm320384369338322310

2.3 复合压力均质结果分析

  

图3 复合压力均质乳液粒度分布图 Fig.3 Composite pressure homogereous emulsion particle size disitribution

Tab.1 Single-stage (two-level) pressure homogereous emulsion particle size on average

 

表3 复合压力均质乳液平均粒径

 

Tab.3 Composite pressure homogereous emulsion particle size on average

  

样品原液30MPa40MPa50MPa60MPa70MPa平均粒径/nm320311302293262290

2.4 多次均质结果分析

通常情况下，经过一次均质的乳液并不会长期稳定，根据以上的实验结果，选择二级压力为12 MPa，一级压力为60 MPa对原乳液进行多次均质，经不同的次数均质后乳液的粒径分布以及

平均粒径如图4和表4所示.从图4和表4中可以看出，随着均质次数的增加，粒径分布曲线开口进一步变小，粒径分布范围更窄，均质3次时粒径分布范围为100～600 nm.同时随着均质次数的增多，乳液的平均粒径也趋于变小，均质3 次时的平均粒径为224 nm.继续增加均质次数，粒径公布曲线不再有明显的变化，几乎与均质3次时重叠.此时乳液的平均粒径也几乎不变.这是由于多次均质后乳液被充分打散和粉碎，经过3次均质时，乳液的平均粒径已经很小，分布集中，稳定性较好.均质次数再继续增加，乳液的粒径下降不明显，乳液粒子的比表面积过大，粒径减小趋缓，甚至相互间聚集而使平均粒径增大[3]，并且均质过程中乳液温度急剧升高，产生大量的气泡，再继续均质，机械力产生的能量已无法使乳液变得更稳定.将均质3次的乳液参照GB 国标测试其稳定可达1年以上，大大延长了贮存和使用时间.

  

图4 多次均质乳液粒径分布图 Fig.4 Multiple homogeeneous emulsion particle sizedisitribution

 

表4 多次均质乳液平均粒径

Tab.4 Multiple homogeeneous emulsion particle size disitribution on average

  

样品原液1次2次3次4次平均粒径/nm320262242224220

3 结论

1)实验采用高压均质机对铝合金脱模剂乳液进行处理，使乳液稳定性大大提高，保质期达到1年以上，为该乳液的工业化应用提供了可能性.

2)采用二级压力为12 MPa，并复合一级压力(60 MPa)进行3次均质，平均粒径从320 nm下降到224 nm，粒径分布也从原来的130～700 nm缩小到100～600 nm，分布趋于集中，乳液稳定性较好.

这张风景照去年拍摄于印度南部喀拉拉邦的茶山，从高往低的取景角度营造出一览众山小的宏大气魄，但同时当地浓重的湿气也给照片的后期处理造成了困难。这张照片使用富士X-T1相机和18-55mm镜头拍摄，快门1/80秒、光圈f/6.4、感光度ISO 250。

参考文献：

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[2] 杨丽景,卫英慧,侯利锋,等.脱模剂稀释用水对镁合金压铸件质量的影响[J].机械工程材料,2007,31(11):30-31,46.

[3] 董海胜,陈斌.高压均质处理对微胶囊油脂乳液稳定性的影响研究[J].饮料工业,2008,11(7):17-21.

[4] 张志森,杨诗斌,宋明淦，等,高压均质机理分析与探讨[J].包装与食品机械,2001,19(1):14-16.

[5] TAN C P, NAKAJIMA M. Beta-Carotene nanodispersions: preparation, characterization and stability evaluation[J]. Food Chemistry,2005,92(4):661-671.

[6] 杨军浩.在染料颜料行业中应用高压均质机的意义和发展趋势[J].上海染料,2007, 35(5):40-43.

[7] 郑晓.高压均质机均质理论分析探讨[J].冷饮与速冻食品工业,1999，5(1):17-19.

[8] 杨军浩,郝凤来.高压均质机在染料行业中的应用及发展趋势[J].染料与染色,2008,145(2):60-62.