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| 助磨劑在無(wú)機粉體粉碎過(guò)程中的應用 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-11 11:59:20 瀏覽次數： |
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一、序言
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）無(wú)機粉體作為一種被廣泛使用的顏填料，由于其價(jià)格相對較低，經(jīng)常作為顏料或填充材料用于塑料、橡膠、涂料的生產(chǎn)，另外一些粉體還被用作功能材料的載體。無(wú)機粉體要發(fā)揮其高遮蓋力、高填充性的特性，顆粒均勻細?。ㄎ⒚准壷羴喖{米級）、粒徑分布均勻， 干粉流動(dòng)性好、分散性好是前提。
無(wú)機粉體的粗品，開(kāi)采后經(jīng)煅燒或篩選后，顆粒粗而硬,必須經(jīng)過(guò)萬(wàn)能磨或雷蒙磨等粉碎設備粉碎后才可以使用。 對于無(wú)機粉體的粉碎工段,，我國的無(wú)機粉體生產(chǎn)企業(yè)都在不同程度上存在下列問(wèn)題：粘壁 / 粉碎效率低粒徑分布太寬 / 外形不圓滑干粉流動(dòng)性差 / 易吸潮等。
無(wú)機粉體表面一般被極性基團(如-OH)所包覆，在其粉碎過(guò)程中，無(wú)機粉體容易因極性吸附或吸潮而產(chǎn)生團聚， 經(jīng)強機械外力粉碎后，也會(huì )產(chǎn)生二次團聚，無(wú)法達到規定的細度，有時(shí)還會(huì )粘接在粉碎設備（如雷蒙磨）的內壁和輸送管道上，嚴重影響了粉碎設備的出粉率。而且這種無(wú)機粉體棱角很多,粒徑分布很寬,，使得無(wú)機粉體在應用體系中分散困難，無(wú)法均勻存在應用體系中，這會(huì )嚴重影響無(wú)機粉體的顏/ 填料性能。
粉碎設備（如雷蒙磨）出粉率低，導致無(wú)機粉體粉碎時(shí)間增長(cháng)，能源消耗增多，工人工作時(shí)間增加；無(wú)機粉體粘壁，工廠(chǎng)不得不停止生產(chǎn)，消耗大量的時(shí)間來(lái)清理粉碎設備，嚴重影響粉碎設備的生產(chǎn)效率。在很多無(wú)機粉體生產(chǎn)廠(chǎng)，這已經(jīng)成為工廠(chǎng)產(chǎn)能提高的瓶頸。
國內有些無(wú)機粉體制造商為了提高粉碎效率，曾經(jīng)嘗試采用硬脂酸、礦物油、TMP(三羥甲基丙烷)、三乙醇胺等有機物作助磨劑。由于這些助磨劑雖然有一定助磨功效，但是卻帶有“黃相”顏色，并且存在著(zhù)不耐高溫,使用過(guò)程容易出現黃變以及泡沫等弊病,很多無(wú)機粉體生產(chǎn)企業(yè)被迫放棄使用這些有機類(lèi)的助磨劑。
從上個(gè)世紀八十年代初，國外無(wú)機粉體公司開(kāi)始采用有機硅助磨劑來(lái)進(jìn)行無(wú)機粉體的粉碎助磨。經(jīng)過(guò)有機硅助磨劑處理的無(wú)機粉體，不但可以解決粘壁和干粉流動(dòng)性以及大幅度提高粉碎設備的出粉率等生產(chǎn)問(wèn)題，也可以提高無(wú)機粉體的遮蓋力、降低吸油量等顏/ 填料指標，而且還能夠顯著(zhù)提高無(wú)機粉體的分散性和干粉流動(dòng)性。
同時(shí)這類(lèi)有機硅材料的耐溫性能突出（超過(guò)300 度），具有用量少，使用方便等特點(diǎn)，其出色的應用性能引起了無(wú)機粉體生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注, 將其作為一種提高無(wú)機粉體品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率，節約能源消耗，減少環(huán)境污染的重點(diǎn)技術(shù)來(lái)大力應用。
對于通用型無(wú)機粉體的有機助磨處理，我們必須考慮到其廣泛的“通用性”，既要兼顧普通水性體系（如造紙、乳膠漆、功能材料載體），也要考慮到普通油性體系（如油漆），還要兼顧到高溫體系（如塑料型材和色母粒）。
二、無(wú)機粉體助磨劑的主要成分及分子結構
應用于無(wú)機粉體有機包膜的有機硅材料主要是硅烷偶聯(lián)劑、硅油和有機改性硅油。PT-103無(wú)機粉體助磨劑的主要成分為含活性羥基的聚硅氧烷和活性醚基的聚硅氧烷以及脂肪鏈基硅烷。其分子是以硅原子為中心，攜帶有羥基、醚基等基團的有機高分子。
PT-103 無(wú)機粉體助磨劑這類(lèi)有機硅材料具有下列獨特的結構：
（1）Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來(lái)；
（2）C-Si 鍵無(wú)極性，使分子間相互作用力十分微弱；
（3）Si-O 鍵長(cháng)較長(cháng)，Si-O-Si 鍵鍵角大，導致Si-O 鍵非常容易轉動(dòng)，因此PT-103 無(wú)機粉體助磨劑有機硅有很好的潤滑性，流動(dòng)性和耐磨性；
（4）Si-O 鍵是具有50％離子鍵特征的共價(jià)鍵（共價(jià)鍵具有方向性，離子鍵無(wú)方向性），S i-O 鍵的鍵能遠大于C-O 鍵的鍵能，因此PT-103無(wú)機粉體助磨劑與傳統的有機物相比，有非常好的耐熱性和耐候性。
三、無(wú)機粉體助磨劑的粉碎助磨機理
助磨劑加入磨機內后，首先吸附在無(wú)機粉體的顆粒表面，有效地降低其表面能，屏蔽顆粒的帶電活性點(diǎn)，使顆粒之間的極性吸附得到抑制。隨著(zhù)研磨過(guò)程的進(jìn)行，助磨劑分子會(huì )擴散到無(wú)機粉體顆粒的裂紋內壁上，并進(jìn)一步深入到裂紋的整個(gè)內表面，隨著(zhù)裂紋的形成和不斷擴展，起到“楔子”作用，不僅阻止裂紋閉合，而且促使裂紋的擴大，加速斷開(kāi)的產(chǎn)生，從而達到提高粉碎效率的目的。
另外，助磨劑對無(wú)機粉體顆粒表面的極性的屏蔽，可以防止粒子重新團聚，形成二次粒子。
四、無(wú)機粉體助磨劑的產(chǎn)品特點(diǎn)
1.在無(wú)機粉體表面形成一層非極性有機硅潤滑膜層，可提高顆粒的均勻性和完整性。
2.幫助顆粒微粉化。提高粉碎效率10～50%，節約粉碎時(shí)間。
3.減輕或消除無(wú)機粉體在粉碎設備內壁的粘壁問(wèn)題，可大大的提高無(wú)機粉體的干粉流動(dòng)性。
4.顯著(zhù)改善無(wú)機粉體粒度均勻性,減少篩余物。
主要參數如表1。
 五、無(wú)機粉體助磨劑的助磨功效的評價(jià)方法
怎樣科學(xué)評價(jià)有機硅助磨材料的性能，尚無(wú)統一的國家標準或行業(yè)標準，我們提出如下建議，供參考或商榷。
1.幫助顆粒微粉化、提高粉碎效率（一般可提高功效10～50%）。
（1）在穩定粉碎設備主機電流的情況下，通過(guò)調整進(jìn)料量來(lái)考核磨機產(chǎn)量，產(chǎn)量提高，則證明有效。
（2）穩定粉碎進(jìn)料量時(shí)，查看主機電流，如主機電流明顯降低，證明磨機功效提高，抑或無(wú)機粉體的篩余細度明顯降低，也證明磨機功效提高。
2.減輕或消除無(wú)機粉體在粉碎設備內壁的粘壁問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)連續穩定生產(chǎn)，且生產(chǎn)時(shí)間在一個(gè)班或一個(gè)班以上，對加了PT-103 無(wú)機粉體助磨劑產(chǎn)品的磨機內壁、管道和沒(méi)加前作比較，如內壁變得光滑或粘壁較少，證明有效果。
3.提高無(wú)機粉體的干粉流動(dòng)性。
（1）直觀(guān)法：生產(chǎn)使用無(wú)機粉體助磨劑時(shí)粉碎設備揚塵較大；裝包時(shí)易包裝、易揚塵；無(wú)機粉體非常疏松、且結塊現象很少。
（2）儀器法：定量無(wú)機粉體通過(guò)振動(dòng)篩時(shí)間大大縮短，說(shuō)明干粉流動(dòng)性提高。
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