（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）粉體表面改性是指用物理、化學(xué)、機械等方法對粉體材料表面進(jìn)行處理, 根據應用的需要有目的地改變粉體表面的物理化學(xué)性質(zhì), 如表面組成、結構和官能團、表面能、表面潤濕性、電性、光性、吸附和反應特性, 等等, 以滿(mǎn)足現代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。對于非金屬礦加工與應用、碳酸鈣表面改性來(lái)說(shuō), 表面改性是重要的深加工技術(shù)之一。
1 粉體表面處理設備的選用
要求所有粉體顆粒的表面百分之百都與改性劑分子有相接觸的機會(huì ) 即有霧噴技術(shù) 。處理設備能夠對粉體顆粒進(jìn)行加熱并能調節溫度。粉體處理無(wú)死角、無(wú)粉塵泄漏、微機配料、便于操作。連續化生產(chǎn)強、生產(chǎn)效率高、運行平穩、能耗少、改性劑用量少。產(chǎn)量可調、溫度可調、時(shí)間可調、顆粒無(wú)粘接。
2 PSC 連續粉體表面改性機
我國粉體表面改性傳統的設備是高速攪拌機,由于這種設備是從傳統工業(yè)沿用過(guò)來(lái)的, 存在許多缺陷, 限制了改性技術(shù)的發(fā)展。
針對高攪機間歇式生產(chǎn), 改性劑的加人只能用人工, 不能均勻分散的特點(diǎn), 歐洲和日本均開(kāi)發(fā)連續改性機, 其中三軸式和三筒式均已引進(jìn)到中國。不過(guò)國際上最著(zhù)名的改性機還是德國羅地格公司的臥式改性機, 但價(jià)格昂貴, 國內企業(yè)難以接受。
國際上的連續改性機大多只有一個(gè)霧化室, 只能添加一次改性劑, 現在青島青礦礦山設備有限公司經(jīng)過(guò)多年努力獨立自主開(kāi)發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權的帶兩個(gè)霧化室的連續改性機, 實(shí)現了在同一設備中可同時(shí)添加兩種改性劑, 為實(shí)現塑料改性的飛躍、為實(shí)現多元復合共混理論的實(shí)踐提供了有力的武器。.
3 設備結構特征
PSC 連續式粉體表面改性機是采用連續式的生產(chǎn)設計, 產(chǎn)量高、耗能低、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強度較小、無(wú)粉塵污染, 粉體表面包覆率可達到% %以上, 具有改性劑用量少、顆粒間無(wú)粘結、顆粒不增大的特點(diǎn)。適用于325一600目重質(zhì)、輕質(zhì)碳酸鈣、鍛燒高嶺土、滑石、鈦白粉、白炭黑、硅微粉、硅灰石、絹云母、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鋁、粉煤灰、硫酸鋇、沸石、葉蠟石等多種非金屬礦粉體表面改性的專(zhuān)用設備, 也可與多種超細粉磨設備配套組成生產(chǎn)流水線(xiàn)。
其特點(diǎn)是:
（1）具有原料連續定量喂入和兩種改性劑同時(shí)加人的優(yōu)越性；
（2) 粉體預加熱去除水分, 有利于與改性劑的完全結合, 溫度可調, 適合各種改性劑使用；
（3) 導熱油間接加熱改性劑, 且溫度可調, 改性劑不會(huì )因溫度過(guò)高而揮發(fā)失效；
（4) 粉體霧化與改性劑的高壓霧化, 使顆粒表面都能與改性劑充分接觸；
（5) 主機內部裝有120 支攪拌棒, 以利于改性劑與粉體均勻拌合；
（6) 經(jīng)該系統處理的粉體呈現高流動(dòng)性狀態(tài)；
（7) 采用無(wú)粉塵污染的氣流式輸送成品設計。
4 設備構成、原理和技術(shù)參數
4.1 設備構成
本設備由① 粉體計量給料裝置, ② 預加熱干燥流化裝置, ③ 改性劑計量、加熱裝置, ④霧化裝置, ⑤包覆流化裝置, ⑥ 均化機, ⑦ 氣流輸送裝置, ⑧ 成品收集器, ⑨ 除塵器, L 電熱、供油裝置, ⑧ 微機計量控制柜, L 電氣控制等部分組成；
4.2 工作原理
粉體原料經(jīng)計量給料裝置計量后進(jìn)人預熱干燥流化裝置, 借助機械力與風(fēng)力的作用, 形成流態(tài)化后, 進(jìn)人霧化室; 與此同時(shí)固體狀的改性劑在專(zhuān)用加熱容器內也被加熱融化至液體狀后按要求的比例經(jīng)計量泵計量后經(jīng)特制噴嘴呈霧狀噴人霧化室1 , 在霧化室內與粉體充分混合后進(jìn)人包覆流化裝置A ,進(jìn)一步打散混合后經(jīng)霧化室2 進(jìn)人包覆流化裝置B, 然后進(jìn)人均化機的粉體在高速攪拌下, 受到?jīng)_擊、磨擦、剪切, 粉體顆粒間的相互碰撞等諸多力的作用, 使粉體顆粒與改性劑得到更加充分的接觸、混合。
均化機夾層內循環(huán)流動(dòng)的導熱油間接加熱, 使機內始終保持在穩定的工作溫度范圍內, 避免了改性劑因溫度過(guò)高而失效, 此時(shí)粉體即得到了充分的包覆改性。均化機出口處設有沖擊錘將包覆改性的粉體進(jìn)一步?jīng)_擊、分散、處理, 有效地預防改性粉體出現結團的現象。
改性后的粉體經(jīng)排料輸送機再由氣流輸送器通過(guò)成品輸送管道送至成品收集倉。在氣流輸送過(guò)程中, 氣流將成品粉中所含過(guò)高的熱量吸收后經(jīng)布袋除塵收集器排出室外, 同時(shí)布袋收集器將氣流中所含的少量粉體進(jìn)行二次收集。改性后的成品粉進(jìn)人收集倉后即可降至到可存儲、包裝的溫度。工藝流程示意見(jiàn)圖2。技術(shù)參數見(jiàn)表1。
  5 應用實(shí)例
由于帶兩個(gè)霧化室的連續改性機是世界先進(jìn)的改性設備, 可以生產(chǎn)多種用途的、多個(gè)品種品種的改性粉。
5.1 常規塑料工業(yè)
針對PVC 樹(shù)脂及CPVC、ABS、PS等樹(shù)脂使用丙烯睛系列聚合改性粉, 我們已開(kāi)發(fā)出丙烯睛聚合改性輕鈣粉, 指標見(jiàn)表2。
5.2 涂料工業(yè)
針對涂料工業(yè), 我們已開(kāi)發(fā)出丙烯酸聚合改性輕鈣、丙烯酸聚合改性重鈣、丙烯酸聚合改性滑石粉，特別應該指出, 因為改性劑中含有丙烯酸醋, 有利于“ 成膜“ , 特別適用于涂料工業(yè)。.
5.3 粉狀塑料
粉狀塑料中, 我們已開(kāi)發(fā)出應用于粉狀PP的改性粉, 即在粉狀即中加入輕鈣、重鈣、滑石粉等無(wú)機填料, 再在連續改性機上進(jìn)行丙烯酸醋聚合改性。這樣可以直接運用到聚丙烯產(chǎn)品上去, 如紡織袋、打包帶、注塑及中空產(chǎn)品, 還可以用于即管材。
5.4 化學(xué)建材
為了可持續發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步, 十余年來(lái)全力推廣化學(xué)建材。在全國范圍內建設一大批以PVC 樹(shù)脂為主要原料的塑料門(mén)窗型材廠(chǎng)和管材廠(chǎng), 年產(chǎn)量達上千萬(wàn)噸。其中無(wú)機填料用得很多, 一般10% -60%。填料品種主要是輕鈣和重鈣、滑石粉等。為降低成本, 許多廠(chǎng)家采取加在填料的做法, 而填料一是粒度太大, 一般都在400-800目, 另外一般把填料在高攪機中用硬脂酸或偶聯(lián)劑處理一下, 改性效果很不好。中國塑料改性專(zhuān)委會(huì )、青島科技大學(xué)、青島青礦礦山設備有限公司運用“ 帶二個(gè)霧化室的連續改性機” 運用多元復合共混改性理論, 專(zhuān)門(mén)針對PVC、PS、ABS 樹(shù)脂、針對無(wú)機填充料, 開(kāi)發(fā)出“ 丙烯睛共聚體改性無(wú)機粉體” 供廠(chǎng)家使用。
 6 結論
(1)帶兩個(gè)霧化室的連續改性機, 能實(shí)現改性的連續操作。在霧化室里實(shí)現了粉體和改性劑同時(shí)霧化, 能用最少量的改性劑均勻包覆無(wú)機顆粒, 改性效果好。特別是具有兩個(gè)霧化室,可以進(jìn)行多元復合, 意義重大。這種機械不僅可以運用在無(wú)機粉體改性上, 還可以使用在生產(chǎn)阻燃塑料上, 不管是粉體還是可熔化固體和液體的改性或添加阻燃劑都可以在改性機上實(shí)現, 具有更加方便、更加有效的作用。
(2) 在帶兩個(gè)霧化室的國產(chǎn)改性機上實(shí)現對無(wú)機粉體的多元復合改性是塑料改性的重大進(jìn)步, 好的理論只有在好的設備上才能做出好的產(chǎn)品。
(3) 丙烯睛接枝改性無(wú)機粉體, 適合于PVC、CPVC、PS、ABS 樹(shù)脂, 針對化學(xué)建材, 為了改善PVC門(mén)窗型材和管材的填料性能, 給出一條科學(xué)使用填料、在保證質(zhì)量的前提下如何降低成本的方法, 對于企業(yè)意義重大。
(4) 近年來(lái), 我們做了多種試驗, 試驗數據表明,改性效果顯著(zhù), 例如改性白炭黑的磨耗值竟下降5.1%, 這正是橡膠工業(yè)所企望的。又如粉狀即粉加滑石粉, 改性比不改性的沖擊強度提高38.8%,都是十分驚人的。一方面這些試驗成果要指導工業(yè)生產(chǎn), 另一方面, 我們還要試驗更多的品種, 可以期待, 不久的將來(lái), 還會(huì )有更大的進(jìn)步。
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