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源磊小课堂 | 工艺不对,一切白费!粉体表面改性3大类典型工艺

发布时间:

2024-01-29 09:35

 

源磊小课堂 | 工艺不对,一切白费!粉体表面改性3大类典型工艺

 

表面改性工艺依表面改性的方法、设备和粉体制备方法而异。目前工业上应用的表面改性工艺主要有干法工艺、湿法工艺、复合工艺三大类。

 

 

1、干法工艺

这是一种应用最为广泛的非金属矿物粉体表面改性工艺。目前对于非金属矿物填料和颜料,如重质碳酸钙和轻质碳酸钙、高岭土与煅烧高岭土、滑石、硅灰石、硅微粉、玻璃微珠、氢氧化铝和轻氧化镁、陶土、陶瓷颜料等,大多采用干法表面改性工艺。原因是干法工艺简单、作业灵活、投资较省以及改性剂适用性好等特点。

(1)间歇式干法工艺

特点是可以在较大范围内灵活调节表面改性的时间(即停留时间),但颗粒表面改性剂难以包覆均匀,单位产品药剂耗量较多,生产效率较低,劳动强度大,有粉尘污染,难以适应大规模工业化生产,一般应用于小规模生产。

(2)连续式改性工艺

特点是粉体与表面改性剂的分散较好,颗粒表面包覆较均匀,单位产品改性剂耗量较少,劳动强度小,生产效率高,适用于大规模工业化生产。连续式干法表面改性工艺常常置于干法粉体制备工艺之后,大批量连续生产各种非金属矿物活性粉体,特别是用于塑料、橡胶、胶粘剂等高聚物基复合材料的无机填料和颜料。

2、湿法工艺

与干法工艺相比具有表面改性剂分散好、表面包覆均匀等特点,但需要后续脱水(过滤和干燥)作业。一般用于可水溶或可水解的有机表面改性剂以及前段为湿法制粉(包括湿法机械超细粉碎和化学制粉)工艺而后段又需要干燥的场合,如轻质碳酸钙(特别是纳米碳酸钙)、湿法细磨重质碳酸钙、超细氢氧化铝与氢氧化镁、超细二氧化硅等的表面改性,这是因为化学反应后生成的浆料即使不进行湿法表面改性也要进行过滤和干燥,在过滤和干燥之前进行表面改性,还可使物料干燥后不形成硬团聚,改善其分散性。

无机沉淀包覆改性也是一种湿法改性工艺。它包括制浆、水解、沉淀反应和后续洗涤、脱水、煅烧或焙烧等工序或过程。

3、复合工艺

(1)机械力化学/化学包覆复合改性工艺

在机械力作用或细磨、超细磨过程中添加表面改性剂,在粉体粒度减小的同时对颗粒进行表面化学包覆改性的工艺。这种复合表面改性工艺的特点是可以简化工艺,某些表面改性剂还具有一定程度的助磨作用,可在一定程度上提高粉碎效率。

不足之处是温度不好控制;此外,由于改性过程中颗粒不断被粉碎,产生新的表面,颗粒包覆难以均匀,要设计好表面改性剂的添加方式才能确保均匀包覆和较高的包覆率;此外,如果粉碎设备的散热不好,强烈机械力作用过程中局部的过高温升可能使部分表面改性剂分解或分子结构被破坏。

(2)无机沉淀反应/化学包覆复合改性工艺

在沉淀反应改性之后再进行表面化学包覆改性,实质上是一种无机/有机复合改性工艺。这种复合改性工艺已广泛用于复合钛白粉表面改性,即在沉淀包覆SiO2或Al2O3薄膜的基础上,再用钛酸酯、硅烷及其他有机表面改性剂对TiO2/SiO2或Al2O3复合颗粒进行表面有机包覆改性。

(3)物理涂覆/化学包覆复合改性工艺

在对颗粒进行物理涂覆,如金属镀膜或覆膜后再进行表面有机化学改性的工艺。

 

 

 

 

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