Bei der Pulververarbeitung und -anwendung, Oberflächenmodifizierung Diese Anpassung wird häufig durchgeführt, um Pulver an die Anforderungen praktischer Anwendungen anzupassen. Dadurch wird eine präzise Kontrolle der oberflächenphysikalischen und -chemischen Eigenschaften von Pulvern ermöglicht, wodurch die Entwicklungsbedürfnisse moderner Materialien, Prozesse und Anwendungen erfüllt werden.
Ausgehend von den Eigenschaften verschiedener Pulver und praktischen Anwendungsszenarien haben wir gängige Modifizierungsmethoden, Modifikatoren, Einflussfaktoren und geeignete Zielstrukturen in einem praktischen und leicht verständlichen Schnellreferenzleitfaden zusammengefasst.
01 Physikalische Beschichtung
Prinzip: Die Behandlung der Pulveroberfläche mit Polymeren oder Harzen, im Allgemeinen einschließlich Kalt- und Warmverfahren.
Modifikatoren: Polymere, Phenolharze, Furanharze usw.
Einflussfaktoren: Partikelform, spezifische Oberfläche, Porosität, Art und Menge des Beschichtungsmittels sowie Beschichtungsverfahren.
Geeignete Ziele: Gießereisand, Quarzsand usw.
02 Chemische Beschichtung
Prinzip: Coating particle surfaces through adsorption or chemical reactions of functional groups in organic molecules. This generally includes dry and wet methods. In addition to surface functional group modification, this method also covers surface coating modification using free radical reactions, chelation reactions, sol adsorption, and other approaches.
Modifikatoren: Silane, Titanate, Aluminate, Zirkoniumaluminate, verschiedene organische Chromkupplungsmittel, höhere Fettsäuren und deren Salze, organische Ammoniumsalze, verschiedene Arten von Tensiden, Phosphate, ungesättigte organische Säuren, wasserlösliche organische Polymere usw.
Einflussfaktoren: Oberflächeneigenschaften des Pulvers, Art und Dosierung des Modifikators, Modifizierungsprozess und Modifizierungsausrüstung.
Geeignete Ziele: Quartz sand, silicon micropowder, calcium carbonate, kaolin, talc, barite, wollastonite, mica, diatomite, hydromagnesite, barium sulfate, dolomite, sepiolite, tourmaline, titanium dioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, alumina, silica, iron oxide red, zinc oxide, fly ash, nanomaterials, and other powders.
03 Fällungsreaktion
Prinzip: Durch die Ausfällung anorganischer Verbindungen bildet sich auf der Partikeloberfläche eine oder mehrere Schichten einer “Beschichtung”. Dies verbessert die Oberflächeneigenschaften des Pulvers, wie Glanz, Farbkraft, Deckkraft, Farbbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit sowie elektrische, magnetische, thermische und Schüttguteigenschaften.
Modifikatoren: Verschiedene anorganische Verbindungen, wie zum Beispiel Metalloxide, -hydroxide und deren Salze.
Einflussfaktoren: Der Erfolg des Modifizierungsprozesses hängt von mehreren kritischen Variablen ab:
- Nach der Behandlung: Nachfolgende Schritte wie Waschen, Entwässern, Trocknen oder Kalzinieren.
- Eigenschaften der Rohstoffe: Particle size, shape, and existing surface functional groups.
- Chemische Parameter: Die Art des verwendeten anorganischen Modifikators sowie der pH-Wert und die Konzentration der Suspension.
- Prozessbedingungen: Reaktionstemperatur und -dauer.
Geeignete Ziele: Titandioxid, Perlglanzglimmer, Aluminiumoxid und andere anorganische Pigmente.
04 Mechanochemische Modifizierung
Prinzip: Bei diesem Verfahren werden ultrafeine Mahlprozesse und andere intensive mechanische Kräfte eingesetzt, um die Pulveroberfläche zu aktivieren. Dieser Prozess löst mehrere physikalische und chemische Veränderungen aus:
- Aktive Standorte: Dadurch erhöht sich die Anzahl der funktionellen Oberflächengruppen bzw. aktiven Zentren, die für die Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen.
- Strukturelle Veränderungen: Es kann die Kristallstruktur teilweise verändern oder die Löslichkeit durch Oberflächenamorphisierung erhöhen.
- Verbesserte Reaktionsfähigkeit: Es verbessert die chemische Adsorption und die Gesamtreaktionsaktivität.
Ausrüstung und Modifikatoren: Dreiwalzen-Beschichtungsanlagen, Stiftmühlen, Turbomühlen, zusammen mit Mahlhilfsmitteln, Dispergiermitteln und Modifikatoren.
Einflussfaktoren: Art der Mahlanlage, Art der mechanischen Einwirkung, Mahlumgebung (trocken, nass, atmosphärisch), Art und Dosierung der Mahlhilfsmittel oder Dispergiermittel, Dauer der mechanischen Einwirkung sowie Pulverkristallstruktur, chemische Zusammensetzung, Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung.
Geeignete Ziele: Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Glimmer, Wollastonit und andere Pulver.
05 Interkalationsmodifikation
Prinzip: Bei geschichteten Mineralien mit schwachen Zwischenschichtkräften (wie molekularen oder Van-der-Waals-Kräften) oder austauschbaren Kationen verändert die Interkalationsmodifikation die Grenzflächeneigenschaften und andere Eigenschaften durch Ionenaustausch oder chemische Reaktionen.
Modifikatoren: Organische Interkalationsmittel wie quaternäre Ammoniumsalze, Polymere, organische Monomere, Aminosäuren; anorganische Interkalationsmittel wie Carboxyltitan, Metalloxide, anorganische Salze.
Einflussfaktoren: Eigenschaften der Rohstoffe, Reaktionsumgebung, Art und Dosierung des Interkalationsmittels.
Geeignete Ziele: Kaolin, Graphit, Glimmer, Hydrotalcit, Vermiculit, Rectorit, Metalloxide und Schichtsilikate.
06 Verkapselungsmodifikation
Prinzip: Auf der Pulveroberfläche wird ein gleichmäßiger und ausreichend dicker Film aufgebracht. Die Pulververkapselung betrifft hauptsächlich kleine Partikel und ermöglicht so die Herstellung anorganisch-organischer Komposit-Mikrokapseln sowie die Nutzung des kontrollierten Freisetzungseffekts der Kapsel für feste Pulver.
Einflussfaktoren: Die Modifizierung der Kapselung hat viele Anwendungsgebiete und technische Ansätze, daher gibt es zahlreiche Einflussfaktoren.
Geeignete Ziele: Titandioxid, Farbpigmente, Magnesiumhydroxid, Ammoniumpolyphosphat (APP), roter Phosphor, halogenierte Flammschutzmittel, Duftstoffe, Aluminiumflocken, Schwefel, Wachs usw.
07 Hochenergetische Oberflächenmodifizierung
Prinzip: Oberflächenmodifizierung mittels UV-, Infrarot-, Koronaentladungs-, Plasma- und Elektronenstrahlbestrahlung.
Beispiele:
- Die Behandlung von Calciumcarbonat mit ArC₃H₆-Plasma bei niedriger Temperatur verbessert die Grenzflächenhaftung mit PP.
- Infrared irradiation grafting of polystyrene on carbon black surfaces enhances dispersion in media.
- Durch Mikrowellenbestrahlung und Luftplasmabehandlung von porösem Siliciumdioxid wird die Oberfläche aktiviert, der Hydroxylgehalt erhöht und die Hydratation verbessert.
Abschluss
Pulvermodifizierungstechniken umfassen physikalische, chemische, mechanochemische, Interkalations-, Verkapselungs- und Hochenergieverfahren. Jede Methode hat ihre eigenen Vorteile, Einflussfaktoren und Zielanwendungen. Die Auswahl der geeigneten Methode erfordert die Berücksichtigung der Pulvereigenschaften, der gewünschten Oberflächeneigenschaften und der beabsichtigten Anwendung. Eine effektive Oberflächenmodifizierung von Pulvern kann die Dispersion, Reaktivität, Grenzflächenkompatibilität, Farbe, Glanz, Stabilität und die Gesamtleistung des Materials in anspruchsvollen industriellen und funktionalen Anwendungen deutlich verbessern.
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— Gepostet von Emily Chen