Welche Pulver müssen modifiziert werden und warum?

1. Welche Pulver müssen modifiziert werden?

Mineral Pulver: Schweres Calciumcarbonat, leichtes Calciumcarbonat, Nano-Calciumcarbonat, Quarzpulver, Siliciumdioxid-Mikropulver, Talkum, Kaolin, Bentonit, Glimmerpulver, Wollastonit, Dolomitpulver, Barytpulver, gefälltes Bariumsulfat, Nano-Bariumsulfat, Diatomit, Attapulgit, Halloysit, Turmalinpulver, Gipspulver usw.
Funktionelle Pulver: Titandioxid (TiO₂), rotes Eisenoxid, gelbes Eisenoxid, braunes Eisenoxid, Eisenschwarz, Perlglimmer, weißer Ruß, Ruß, Nano-Zinkoxid, Hohlglasmikrokügelchen, Calciumsulfat-Whiskers, Calciumcarbonat-Whiskers, aktives Calciumsilikat, Zinkflockenpulver, Aluminiumtripolyphosphat-Rostschutzpigment usw.
Flammschutzpulver: Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid usw.
Keramische Pulver: Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Magnesiumtitanat, Zinktitanat-Serie, Cordierit, Forsteritpulver usw.
Magnetpulver: NdFeB-Magnetpulver, Strontium/Barium-Ferrit, Fe-Si-Al, Carbonyleisenpulver und andere weichmagnetische Pulver, Nanomagnetit (Fe₃O₄) usw.
Kohlenstoffmaterialien: Graphit, Graphenpulver, Kohlenstofffaserpulver, Kohlenstoffnanoröhren usw.
Neue Energiepulver: Ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat, Lithiumkobaltoxid, natürlicher/künstlicher Graphit, Silizium-basierte Anoden, Lithiumtitanat, Vermiculit, Lithiumhexafluorophosphat, expandierbarer Graphit, Zinkborat, Silberpulver usw.
Metallpulver: Aluminiumpulver, Zinkpulver, Kupferpulver, Eisenpulver usw.
Kosmetische Rohstoffe: Siliziumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, rotes Eisenoxid, gelbes Eisenoxid, schwarzes Eisenoxid, Chromoxidgrün, Ultramarin, Manganviolett, Hydroxylapatit usw.
Wärmeleitende Füllstoffe: Goldpulver, Silberpulver, Kupferpulver, Zinnpulver, Metallnanodrähte, Aluminiumoxid, hexagonales Bornitrid, Siliciumcarbid, Zinkoxid, Nanodiamant usw.
Pulver der traditionellen chinesischen Medizin: Tablettenpulver, Extraktpulver, Rohkräuterpulver.

2. Warum Pulver modifizieren?

Anorganische Pulver sind hydrophil und stark polar. Sie weisen eine geringe Kompatibilität mit organischen Matrices wie Kunststoffen, Gummi und Harzen auf. Eine direkte Anwendung kann zu Leistungseinbußen führen. Daher ist eine Modifizierung erforderlich.

Verbesserung der Dispergierbarkeit und Verhinderung von Agglomeration
Anorganische Pulver besitzen eine große spezifische Oberfläche und neigen zur Agglomeration. Diese Agglomeration kann Defekte verursachen, die Materialfestigkeit verringern und das Erscheinungsbild verschlechtern. Nach der Modifizierung sind die Pulver gleichmäßig dispergiert und verklumpen nicht mehr.
Verbesserung der Kompatibilität mit organischen Matrices
Pulveroberflächen sind hydrophil (polar), während Kunststoffe, Gummi und Harze hydrophob (unpolar) sind. Direktes Mischen führt zu einer schlechten Grenzflächenhaftung, vergleichbar mit “Sand und Butter”. Nach der Modifizierung werden die Pulveroberflächen oleophil und verbinden sich fest mit dem Harz.
Erhöhung der Grenzflächenhaftung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Modifizierte Pulver können chemische Bindungen oder starke Adsorptionen mit Harzen eingehen. Dies verbessert Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit, Biegefestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit signifikant.
Ölaufnahme verringern und Verarbeitbarkeit verbessern
Unmodifizierte Pulver absorbieren viel Öl, was zu einem sprunghaften Anstieg der Harzviskosität führt, die Verarbeitung erschwert und die Füllstoffbeladung begrenzt. Nach der Modifizierung verringert sich die Ölaufnahme, wodurch eine höhere Füllstoffbeladung und geringere Kosten möglich werden.
Verbesserung der Witterungsbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Verringert die Wasseraufnahme des Pulvers, erhöht die Beständigkeit der Beschichtung gegenüber Säuren und Laugen und verbessert die Beständigkeit gegen Alterung und Vergilbung.
Verbesserung der elektrischen und thermischen Leistung
Verbessert die Isolierung, erhöht die Wärmeleitfähigkeit (bei wärmeleitenden Füllstoffen) und steigert die Flammwidrigkeit (bei Magnesium-/Aluminiumhydroxid).
Verbessern Sie Oberflächenglanz, Haptik und Farbe
Wird häufig in Beschichtungen und Kunststoffen verwendet und führt zu glatteren, helleren und angenehmeren haptischen Eigenschaften.
Oxidation, Selbstentzündung oder Reaktionen verhindern
Insbesondere bei Metallpulvern (Aluminium, Zink) verhindert die Modifizierung Oxidation und Selbstentzündung und verbessert so die Lagerstabilität.
Besondere funktionale Anforderungen erfüllen
Erzielung von Hydrophobie, Oleophobie, antibakteriellen Eigenschaften, antistatischem Verhalten, magnetischer Stabilität und Biokompatibilität (für medizinische Pulver).

Zusammenfassung: Durch die Modifizierung werden Pulver besser dispergiert, weisen eine höhere Kompatibilität, stärkere Bindungen, eine höhere Füllstoffbeladung, geringere Kosten und eine insgesamt verbesserte Leistung auf.

3. Pulvermodifizierungsverfahren und -geräte

Methoden zur Pulvermodifizierung lassen sich in chemische, physikalische und mechanochemische Verfahren unterteilen:

3.1 Chemische Modifizierung

Silan-Haftvermittler: Führt Organosiliciumgruppen auf der Pulveroberfläche ein, um die Hydrophobie und die Kompatibilität mit Harzen zu verbessern.
Titanat-/Zirkonatester-Modifikation: Verbessert die Oberflächenaktivität, die Grenzflächenbindung und die Dispergierbarkeit.
Säure-/Basenbehandlung: Entfernt Oberflächenverunreinigungen durch Säure- oder Laugenwäsche und erhöht die Anzahl aktiver Zentren.
Oberflächenbeschichtung: Durch Abscheidung einer Schicht aus funktionellem Material (z. B. Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Siliziumdioxid) auf dem Pulver werden Flammschutzmittel, Korrosionsbeständigkeit oder Hydrophobie erzielt.

3.2 Physikalische Modifikation

Hochtemperaturkalzinierung/Wärmebehandlung: Verändert die Oberflächenstruktur des Pulvers und verbessert so die Fließfähigkeit und Dispergierbarkeit.
Plasmabehandlung: Bildet funktionelle Gruppen auf der Pulveroberfläche, wodurch die Hydrophilie oder Oleophilie erhöht wird.

3.3 Mechanochemische Modifizierung

Mechanische Energie aktiviert Pulveroberflächen und erhöht die Reaktivität mithilfe von Geräten wie beispielsweise Dreiwalzen-Beschichtungsmaschinen, Stiftmühlen-Beschichtungsmaschinen und Turbomühlen-Beschichtungsmaschinen. Dies ist insbesondere für die Herstellung von Nanomaterialien wichtig. Unterschiedliche Pulver und Anwendungen erfordern unterschiedliche Modifizierungsanlagen:

Dreiwalzen-Beschichtungsmaschine (Dreiwalzen-Beschichtungsanlage)

Prinzip und Merkmale: Das Pulver wird zwischen drei Walzen kontinuierlich geschert, gepresst und aufgeschlagen. Dies ermöglicht eine gründliche Vermischung von Pulver und Modifikator sowie eine gleichmäßige Beschichtung.
Anwendbare Pulver: Schweres/Leichtes Calciumcarbonat, Talkum, weißer Ruß, Nanopulver usw.
Änderungszwecke:
- Verbesserung der Pulveroberflächengleichmäßigkeit
- Verbesserte Kompatibilität mit Harzen, Gummi und Kunststoffen
- Ölaufnahme verringern und Fließfähigkeit verbessern
Typischer Ablauf: Pulver werden mit flüssigen oder halbfesten Modifikatoren vermischt und in die Dreiwalzenmaschine eingeführt. Mehrere Press- und Scherzyklen gewährleisten eine gleichmäßige Beschichtung der Pulveroberfläche.

Stiftmühlen-Beschichtungsmaschine (Beschichtungsanlage für Stiftmühlen)

Prinzip und Merkmale: Das Pulver wird zwischen rotierenden Stiftplatten starken Stößen, Scherkräften und einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom ausgesetzt. Die Pulverpartikel werden gleichmäßig beschichtet, und es lassen sich Partikelgrößenklassifizierung und Feinheitskontrolle erreichen.
Anwendbare Pulver: Schweres/Leichtes Calciumcarbonat, Talkum, Siliciumdioxid-Mikropulver, Titandioxid, Aktivoxidpulver.
Änderungszwecke:
- Schnelle Oberflächenbeschichtung
- Verbesserung der Dispergierbarkeit und Verhinderung von Agglomeration
- Verbesserung der Grenzflächenhaftung mit organischen Matrixmaterialien
Typischer Ablauf: Pulver und Modifikator werden gleichzeitig in die Stiftmühle eingeführt. Die hohe Rotationsgeschwindigkeit und der Aufprall der Stiftplatten bewirken eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung und führen Dispergierung und Modifizierung in einem einzigen Arbeitsgang durch.

Turbo-Mühlenbeschichtungsmaschine (Turbomühlen-Beschichtungsanlage)

Prinzip und Merkmale: Pulver in der Turbomühle werden durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom und Rührwerke Kollisionen und Scherkräften ausgesetzt. Modifikatoren werden durch Sprühen oder Zerstäuben aufgebracht. Dieses Verfahren ermöglicht auch die trockene Feinstvermahlung und Partikelklassierung.
Anwendbare Pulver: Nano-Bariumsulfat, Siliciumdioxid-Mikropulver, Ruß, Titandioxid, Zinkoxid, wärmeleitende Füllstoffe, Metallpulver und andere hochwertige Pulver.
Änderungszwecke:
- Eine feine Oberflächenbeschichtung erzielen, um die Dispergierbarkeit von Nanopulvern zu gewährleisten.
- Verbesserung der thermischen Stabilität, der Flammwidrigkeit oder der Wärmeleitfähigkeit
- Ermöglichen Sie eine hochpräzise und energieeffiziente Trockenmodifizierung
Typischer Ablauf: Pulver zirkulieren in einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom, während zerstäubte Modifikatorflüssigkeit eingesprüht wird. Es bildet sich eine gleichmäßige Beschichtung. Die Partikelgröße kann mittels eines Luftstromklassierers eingestellt werden.

Leitfaden zur Auswahl von Umbauausrüstung

Pulvertyp	Typische Beschichtungsmaschine	Hauptziele der Modifikation
Calciumcarbonat, Talkum, weißer Ruß	Dreiwalzen-Beschichtungsmaschine	Gleichmäßige Oberflächenbeschichtung, verringerte Ölaufnahme, verbesserte Dispergierbarkeit
Funktionelle Pulver, Titandioxid	Stiftmühlen-Beschichtungsmaschine	Schnelle Beschichtung, verbesserte Dispergierbarkeit, Verhinderung von Agglomeration, verbesserte Grenzflächenhaftung
Nanopulver, wärmeleitende Füllstoffe, Metallpulver	Turbo-Mühlenbeschichtungsmaschine	Feine Beschichtung, Verbesserung der funktionellen Leistung, effiziente Trockenmodifizierung

Abschluss

Mithilfe von Dreiwalzen-, Stiftmühlen- und Turbomühlen-Beschichtungsanlagen lassen sich Pulver mit hoher Gleichmäßigkeit der Oberflächenmodifizierung, verbesserter Dispergierbarkeit und Matrixkompatibilität, reduzierter Ölaufnahme sowie optimierten mechanischen und funktionellen Eigenschaften versehen. Je nach Pulvergröße und Modifizierungsanforderungen eignen sich unterschiedliche Anlagen. In der Industrie richtet sich die Anlagenauswahl nach Pulvertyp, Anwendung und Produktionskapazität.

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— Gepostet von Emily Chen