表面改性是根據應用需要有目的地改變粉體材料表面的物理化學(xué)性質(zhì),以滿(mǎn)足現代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需求,在粉體加工和應用過(guò)程中越來(lái)越受到重視,目前主要有6大類(lèi)改性方法。
1、物理涂覆
方法原理:利用高聚物或樹(shù)脂等對粉體表面進(jìn)行處理,一般包括冷法和熱法兩種。
改性劑:高聚物、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂等。
影響因素:顆粒形狀、比表面積、孔隙率、涂敷劑的種類(lèi)及用量、涂敷處理工藝等。
適用對象:鑄造砂、石英砂等。
2、化學(xué)包覆
方法原理:利用有機物分子中的官能團在無(wú)機粉體表面的吸附或化學(xué)反應對顆粒表面進(jìn)行包覆,一般包括干法和濕法兩種。除利用表面官能團改性外,該方法還包括利用游離基反應、鰲合反應、溶膠吸附等進(jìn)行表面包覆改性。
改性劑:如硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸鹽、有機鉻等各種偶聯(lián)劑,高級脂肪酸及其鹽,有機銨鹽及其他各種類(lèi)型表面活性劑,磷酸酯,不飽和有機酸,水溶性有機高聚物等。
影響因素:粉體的表面性質(zhì),改性劑種類(lèi)、用量和使用方法,改性工藝,改性設備等。
適用對象:石英砂、硅微粉、碳酸鈣、高嶺土、滑石、膨潤土、重晶石、硅灰石、云母、硅藻土、水鎂石、硫酸鋇、白云石、鈦白粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁等各類(lèi)粉體。
3、沉淀反應
方法原理:通過(guò)無(wú)機化合物在顆粒表面的沉淀反應,在顆粒表面形成一層或多層“包膜”,以達到改善粉體表面性質(zhì),如光澤、著(zhù)色力、遮蓋力、保色性、耐候性、電、磁、熱性和體相性質(zhì)等。
改性劑:金屬氧化物、氫氧化物及其鹽類(lèi)等各類(lèi)無(wú)機化合物。
影響因素:原料的性質(zhì)(粒度大小和形狀、表面官能團),無(wú)機表面改性劑的品種,漿液的pH值、濃度,反應溫度和反應時(shí)間,洗滌、脫水、干燥或焙燒等后續處理工序。
適用對象:鈦白粉、珠光云母、氧化鋁等無(wú)機顏料。
4、機械力化學(xué)
方法原理:利用超細粉碎及其他強烈機械作用,有目的的對粉體表面進(jìn)行激活,在一定程度上改變顆粒表面的晶體結構、溶解性能(表面無(wú)定形化)、化學(xué)吸附和反應活性(增加表面活性點(diǎn)或活性基團)等。
改性設備及藥劑:球磨機、氣流粉碎機、高速機械沖擊磨等,助磨劑、分散劑、改性劑等。
影響因素:粉碎設備的類(lèi)型、機械作用的方式、粉碎環(huán)境(干、濕、氣氛等)、助磨劑或分散劑的種類(lèi)和用量、機械力的作用時(shí)間以及粉體物料的晶體結構、化學(xué)組成、粒度大小和粒度分布等。
適用對象:高嶺土、滑石、云母、硅灰石等各類(lèi)粉體。
5、插層改性
方法原理:利用層狀結構的礦物粉體顆粒晶體層之間結合力較弱(如分子鍵或范德華力)或存在可交換陽(yáng)離子的特性,通過(guò)離子交換反應或化學(xué)反應改變粉體的界面性質(zhì)和其他性質(zhì)的改性方法。
改性劑:季銨鹽類(lèi)、聚合物、有機單體、氨基酸等有機插層劑,羧基鈦、金屬氧化物、無(wú)機鹽等無(wú)機插層劑。
影響因素:原料的性質(zhì)、反應環(huán)境、插層劑種類(lèi)和用量等。
適用對象:高嶺土、石墨、云母、水滑石、蛭石、累托石、金屬氧化物以及層狀硅酸鹽等
6、高能表面改性
方法原理:指利用紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、電暈放電、等離子體照射和電子束輻射等方法對粉體進(jìn)行表面改性的方法。例如:
用ArC3H6低溫等離子處理碳酸鈣,可改善碳酸鈣與PP的界面黏結性。用紅外照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯等聚合物,可顯著(zhù)改善炭黑在介質(zhì)中的分散性。用微波輻射和空氣等離子體處理對多孔二氧化硅表面有激活作用,可使其表面羥基含量增加,水合效果增強。
該方法技術(shù)較復雜,成本較高,還難以大規模工業(yè)化。
培訓內容:
1.什么是粉體表面改性?
2.粉體有機化表面改性常用技術(shù)、設備和藥劑
3.粉體有機化表面改性的應用領(lǐng)域和效果分析
4.粉體無(wú)機包覆改性的工藝設計和參數控制方法
5.粉體無(wú)機包覆改性的應用領(lǐng)域和效果分析
6.粉體表面改性在工程塑料中的應用
7.粉體表面改性在汽車(chē)塑料中的應用
8.粉體表面改性在家電塑料中的應用
9.粉體改性設備用戶(hù)案例分析與現場(chǎng)交流參觀(guān)
(參觀(guān)企業(yè):張家港市通沙塑料機械有限公司)
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