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      改性與改型
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      典型連續粉體表面改性機 SLG和 PSC原理分析和優(yōu)缺點(diǎn)對比
      來(lái)源:中國粉體技術(shù)網(wǎng)    更新時(shí)間:2015-07-10 08:41:35    瀏覽次數:
       
            (中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉)隨著(zhù)現代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,各種工業(yè)用粉體的粒度不斷降低,如應用于塑料、橡膠、膠黏劑和顏料等工業(yè)領(lǐng)域的粉體,已廣泛使用微米、亞微米級粉體。因此,各種粉體改性設備也應運而生。
             
      粉體改性的作用是對無(wú)機礦物粉體填料表面進(jìn)行改性、包覆處理,根據應用需要改變粉體填料表面特性,以增強其與基質(zhì)等的相容性,增加填充量,從而降低材料的生產(chǎn)成本,同時(shí)又提高其力學(xué)強度和綜合性能。因此,粉體改性設備的研究設計,無(wú)論是從經(jīng)濟效益上,還是從實(shí)用性能上,都具有非常重要的意義。
      1 典型連續粉體表面改性機 SLG和 PSC
             目前,國內有關(guān)粉體表面改性設備的種類(lèi)很多,連續式粉體表面改性設備主要有 SLG 型三筒連續粉體表面改性機和 PSC 連續式粉體表面改性機。
      1.1 SLG 和 PSC 改性機的工作原理
             
      SLG 型改性機是從瑞典 AGMW 公司引進(jìn)的三筒高速強烈混合表面改性機整改過(guò)來(lái)的,已應用于 1250目以上超微粉體甚至納米級粉體。其工作原理是:品字形排列的 3 個(gè)改性筒相串聯(lián) (見(jiàn)圖 1),每個(gè)改性筒內都設有一個(gè)高速運行的轉子和固定定子,3 號改性筒出口,外接負壓引風(fēng)機。工作時(shí),高速運行的轉子和引風(fēng)機在品字形排列的 3 個(gè)筒內形成幾個(gè)工作區域,為粉體改性達到最佳效果起到極其關(guān)鍵的作用。
             PSC 改性機的結構如圖 2 所示,該改性機帶有兩個(gè)霧化室,實(shí)現了在同一設備中可同時(shí)添加兩種改性劑的效果。其工作原理是:粉體原料經(jīng)計量給料裝置計量后進(jìn)入預熱干燥流化裝置,借助機械力與風(fēng)力的作用,形成流態(tài)化后進(jìn)入霧化室;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)特制噴嘴呈霧狀噴入霧化裝置 1,在霧化室內與粉體充分混合后進(jìn)入包覆流化裝置 1,進(jìn)一步打散混合后,經(jīng)霧化裝置2 進(jìn)入包覆流化裝置 2,然后進(jìn)入均化機的粉體在高速攪拌下,受到?jīng)_擊、摩擦及剪切、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、分散和處理,有效預防改性粉體出現結團現象。
      1.2 SLG 和 PSC 改性機存在的不足
             SLG 和 PSC 改性機雖已得到成功應用,但使用中發(fā)現仍然存在一些不足,如用同樣的配方、同樣的原料生產(chǎn)的活性粉體,在生產(chǎn)同一種類(lèi)材料的企業(yè)中,有的廠(chǎng)家使用效果非常好,有的企業(yè)在使用過(guò)程則會(huì )出現粘螺桿、機腔內溫度異常升高、制品顏色發(fā)黃等問(wèn)題??赡苁且驗椋?br />        (1) SLG 采用粉體和改性劑同時(shí)進(jìn)入改性室,同時(shí)霧化、混合包覆的方法,理論上能做到粉體與改性劑充分接觸,但前提條件是包覆時(shí)間足夠長(cháng),轉子轉速足夠高。在實(shí)際改性過(guò)程中,處于經(jīng)濟考慮,顯然不會(huì )為了百分百包覆而花費過(guò)多的時(shí)間,所以改性劑包覆粉體的包覆率降低。PSC 采用的是改性劑單獨霧化,粉體事先流化 (使粉體分布均勻),然后霧化后的改性劑再?lài)娚涞搅骰蟮姆垠w上,該方法增加了粉體與改性劑接觸的幾率,在包覆率方面較 SLG 有所改善。如硬脂酸對重質(zhì)碳酸鈣改性,采用 PSC 設備時(shí)的包覆率為 99%,高于用 SLG 時(shí)的包覆率。
             (2) 溫度是影響改性效果的一個(gè)重要因素。用硬脂酸 (鹽) 處理法是碳酸鈣填料最常用的表面改性方法,當反應溫度控制在 100 ℃ 左右時(shí),改性效果最佳。當溫度高于或低于此最佳溫度時(shí),都會(huì )影響最終活性粉體的質(zhì)量。而在溫度控制方面,SLG 依靠摩擦自加熱,加熱溫度依賴(lài)粉體與改性劑的引入速度及轉子的轉速,需要事先通過(guò)試驗才能得知一種溫度所對應的引入速度和轉子轉速。
      在不同環(huán)境下,同是引入碳酸鈣粉體原料和同種改性劑,也不可能是相同性質(zhì)的原料,因此,即使是用相同的引入速度和轉子轉速,也不會(huì )得到相同的溫度。也就是說(shuō),在溫度控制方面,SLG 存在不足。
             PSC 采用導熱油間接加熱改性劑的方法,但也存在:① 由于處于高熱狀態(tài),容易焦化造成導熱性能下降;② 導熱油加熱是間接性的,因而需要一直對導熱油加熱保溫,從而造成大量熱量損失;③ 污染環(huán)境,而且導熱油不能快速冷卻,浪費能量,同時(shí)使工作環(huán)境變得惡劣。
             (3) 在 PSC 中,雖然經(jīng)過(guò)流化使粉體分布均勻,但在這個(gè)過(guò)程中,未對粉體進(jìn)行充分打散,從而不能有效解決其團聚問(wèn)題,即用改性劑對粉體進(jìn)行包覆時(shí),仍有一部分團聚的粉體。如用鋁脂酸偶聯(lián)劑對煅燒高嶺土進(jìn)行改性時(shí),包覆率為 95%。


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