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源磊告诉你 | 一文了解超细粉体表面改性技术!

发布时间:

2024-01-29 09:35

 

源磊告诉你 | 一文了解超细粉体表面改性技术!

 

超细粉体通常包括微米级(1~30μm)、亚微米级(0.1~1μm)和纳米级(1~100nm)的粒子,因具有不同于原固体材料的表面效应和体积效应,而表现出独特的光学、电学、磁学、热学、催化和力学性质等,它不仅本身是一种功能材料,而且为新功能材料的复合与开发展现了广阔的应用前景,在国民经济各领域有着广泛的应用。

 

1、超细粉体为什么要进行表面改性?

 

由于超细粉体的粒径很小,表面能高,很容易发生团聚,形成二次粒子,无法表现出其受人青睐的表面积效应、体积效应等。粉体团聚使其在使用过程中往往失去了超细粉体的许多优越性,使其效能不能充分发挥。

 

要解决超细粉体的团聚问题,提高其分散性、流变性,最有效的方法就是对粉体的表面进行改性处理。可通过粉体表面改性增加粉体颗粒间的斥力,降低粉体颗粒间的引力,使易于分散,提高粉体的应用性能。

 

表面改性的目的包括∶

  • 改善或改变粉体粒子的分散性;

  • 改善耐久性,如耐药、耐光、耐热、耐候性等;

  • 提高颗粒表面活性;

  • 使颗粒表面产生新的物理、化学和机械性能及新的功能,从而提高粉体的附加值。

 

2、超细粉体表面改性方法

 

表面改性的方法很多,一般可分为:表面包覆改性、表面化学改性、机械力化学法改性、胶囊式改性、高能改性、沉淀反应改性。

 

(1)表面包覆改性

 

表面包覆改性是表面改性剂与粒子表面无化学反应,包覆物与粒子间依靠物理方法或范德华力而连接,该方法几乎适用于各类无机粒子的表面改性。此方法主要利用无机化合物或有机化合物对粒子进行表面包覆,减弱粒子的团聚作用,而且由于包覆物而产生了空间位阻斥力,使粒子再团聚十分困难。用于包覆改性的改性剂有表面活性剂、超分散剂、无机物等。

 

(2)表面化学改性

 

表面化学改性是利用有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行改性。除利用表面官能团改性外,该方法还包括利用游离基反应、鳌合反应、溶胶吸附等进行表面改性。

 

(3)机械力化学改性

 

机械力化学改性指的是通过粉碎、磨碎、摩擦等机械方法,使矿物晶格结构、晶型等发生变化,体系内能增大,温度升高,促使粒子溶解、热分解、产生游离基或离子,增强矿物表面活性,促使矿物和其他物质发生反应或相互附着,达到表面改性目的的改性方法。

 

(4)胶囊式改性

 

胶囊式改性是在粉体颗粒表面上覆盖均质而且有一定厚度薄膜的一种表面改性方法。

 

(5)高能改性法

 

高能改性法是利用等离子体或辐射处理等引发聚合反应而实现改性的方法。

 

(6)沉淀反应改性

 

沉淀反应法是向含有粉体颗粒的溶液中加入沉淀剂,或者加入可以引发反应体系中沉淀剂生成的物质,使改性离子发生沉淀反应,在颗粒表面析出,从而对颗粒进行包覆。沉淀法主要可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、非均匀形核法、共沉淀法、水解法等。

 

3、影响表面改性效果的因素

 

影响粉体表面改性效果的主要因素是粉体原料的性质、表面改性剂配方、表面改性工艺、表面改性设备等。

 

(1)原料性质

 

粉体原料的比表面积、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物理化学性质、团聚性等均对表面改性效果有影响,是选择表面改性剂配方、工艺方法和设备的重要考察因素之一。

 

(2)表面改性剂配方

 

粉体的表面改性在很大程度上是通过表面改性剂在粉体表面的作用来实现的,因此,表面改性剂的配方(品种、用量和用法)对粉体表面的改性效果和改性后产品的应用性能有重要影响。表面改性剂的配方包括选择品种、确定用量和用法等内容

 

(3)表面改性工艺

 

表面改性剂配方确定以后,表面改性工艺是决定表面改性效果最重要的影响因素之一。表面改性工艺要满足表面改性剂的应用要求或应用条件,对表面改性剂的分散性好,能够实现表面改性剂在粉体表面均匀且牢固的包覆;同时要求工艺简单、参数可控性好、产品质量稳定,而且能耗低、污染小。

 

(4)表面改性设备

 

在表面改性剂配方和改性工艺确定的情况下,表面改性设备就成为影响粉体表面改性或表面处理效果的关键因素。高性能的表面改性机应能够使粉体及表面改性剂的分散性好、粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等;同时,能方便调节改性温度和反应时间,单位产品能耗和磨耗较低,无粉尘污染,设备操作简便,运行平稳。

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