Nella lavorazione e applicazione delle polveri, modifica della superficie Questo processo viene spesso eseguito per adattare le polveri ai requisiti pratici di utilizzo. Ciò consente un controllo preciso sulle proprietà fisico-chimiche superficiali delle polveri, soddisfacendo le esigenze di sviluppo dei materiali, dei processi e delle applicazioni moderne.
Basandoci sulle caratteristiche delle diverse polveri e sugli scenari di applicazione pratica, abbiamo riassunto i metodi di modifica più comuni, i modificatori, i fattori che li influenzano e gli obiettivi più adatti in una guida di facile consultazione, pratica e di semplice comprensione.
01 Rivestimento fisico
Principio: Trattamento della superficie della polvere mediante polimeri o resine, generalmente con metodi a freddo e a caldo.
Modificatori: Polimeri, resine fenoliche, resine furaniche, ecc.
Fattori influenti: Forma delle particelle, area superficiale specifica, porosità, tipo e quantità di agente di rivestimento e processo di rivestimento.
Obiettivi idonei: Sabbia da fonderia, sabbia di quarzo, ecc.
02 Rivestimento chimico
Principio: 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.
Modificatori: Silani, titanati, alluminati, alluminati di zirconio, vari agenti di accoppiamento organici del cromo, acidi grassi superiori e i loro sali, sali organici di ammonio, vari tipi di tensioattivi, fosfati, acidi organici insaturi, polimeri organici idrosolubili, ecc.
Fattori influenti: Proprietà della superficie della polvere, tipo e dosaggio del modificatore, processo di modifica e attrezzatura di modifica.
Obiettivi idonei: 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 Reazione di precipitazione
Principio: Sulla superficie delle particelle si forma uno o più strati di "rivestimento" tramite la precipitazione di composti inorganici. Ciò migliora le proprietà superficiali della polvere, come la lucentezza, il potere colorante, la copertura, la ritenzione del colore, la resistenza agli agenti atmosferici e le proprietà elettriche, magnetiche, termiche e di massa.
Modificatori: Vari composti inorganici, come ossidi, idrossidi e sali metallici.
Fattori influenti: Il successo del processo di modifica dipende da diverse variabili critiche:
- Post-trattamento: Fasi successive come lavaggio, disidratazione, essiccazione o calcinazione.
- Proprietà delle materie prime: Particle size, shape, and existing surface functional groups.
- Parametri chimici: Il tipo di modificatore inorganico utilizzato, nonché il pH e la concentrazione della sospensione.
- Condizioni del processo: Temperatura e durata della reazione.
Obiettivi idonei: Biossido di titanio, mica perlescente, allumina e altri pigmenti inorganici.
04 Modificazione meccanico-chimica
Principio: Questo metodo utilizza una macinazione ultrafine e altre intense forze meccaniche per attivare la superficie della polvere. Questo processo innesca diverse trasformazioni fisiche e chimiche:
- Siti attivi: Aumenta il numero di gruppi funzionali superficiali o siti attivi disponibili per ulteriori elaborazioni.
- Cambiamenti strutturali: Può alterare parzialmente la struttura cristallina o aumentarne la solubilità attraverso l'amorfizzazione della superficie.
- Reattività migliorata: Migliora l'adsorbimento chimico e l'attività di reazione complessiva.
Attrezzatura e modificatori: Mulini di rivestimento a tre rulli, Mulini a perni, Mulini turbo, insieme a coadiuvanti di macinazione, disperdenti e modificatori.
Fattori influenti: Tipo di attrezzatura di macinazione, modalità di azione meccanica, ambiente di macinazione (a secco, a umido, in atmosfera), tipo e dosaggio di coadiuvanti di macinazione o disperdenti, durata dell'azione meccanica, nonché struttura cristallina della polvere, composizione chimica, granulometria e distribuzione granulometrica.
Obiettivi idonei: Carbonato di calcio, caolino, talco, mica, wollastonite e altre polveri.
05 Modifica dell'intercalazione
Principio: Nei minerali stratificati con forze interstrato deboli (come le forze molecolari o di van der Waals) o cationi scambiabili, la modifica per intercalazione altera le proprietà interfacciali e altre proprietà attraverso lo scambio ionico o reazioni chimiche.
Modificatori: Agenti intercalanti organici come sali di ammonio quaternario, polimeri, monomeri organici, amminoacidi; agenti intercalanti inorganici come carbossitio, ossidi metallici, sali inorganici.
Fattori influenti: Proprietà delle materie prime, ambiente di reazione, tipo e dosaggio dell'agente intercalante.
Obiettivi idonei: Caolino, grafite, mica, idrotalcite, vermiculite, rectorite, ossidi metallici e silicati stratificati.
06 Modifica dell'incapsulamento
Principio: Sulla superficie della polvere viene depositato un film uniforme e sufficientemente spesso. L'incapsulamento delle polveri coinvolge principalmente particelle di piccole dimensioni, consentendo la preparazione di microcapsule composite inorganiche-organiche e sfruttando l'effetto di rilascio controllato della capsula per le polveri solide.
Fattori influenti: La modifica dell'incapsulamento ha molteplici aree di applicazione e approcci tecnici, pertanto sono numerosi i fattori che la influenzano.
Obiettivi idonei: Biossido di titanio, pigmenti colorati, idrossido di magnesio, polifosfato di ammonio (APP), fosforo rosso, ritardanti di fiamma alogenati, fragranze, alluminio in scaglie, zolfo, cera, ecc.
07 Modifica superficiale ad alta energia
Principio: Modifica delle superfici mediante irradiazione UV, infrarossa, scarica a corona, irradiazione al plasma e radiazione a fascio di elettroni.
Esempi:
- Il trattamento al plasma ArC₃H₆ a bassa temperatura del carbonato di calcio migliora l'adesione interfacciale con il PP.
- Infrared irradiation grafting of polystyrene on carbon black surfaces enhances dispersion in media.
- Il trattamento della silice porosa con radiazioni a microonde e plasma d'aria attiva la superficie, aumenta il contenuto di idrossile e migliora l'idratazione.
Conclusione
Le tecniche di modifica delle polveri comprendono approcci fisici, chimici, meccanici, di intercalazione, di incapsulamento e ad alta energia. Ogni metodo presenta vantaggi, fattori influenzanti e applicazioni specifiche. La scelta del metodo appropriato richiede la valutazione delle caratteristiche della polvere, delle proprietà superficiali desiderate e dell'applicazione prevista. Una modifica efficace della superficie delle polveri può migliorare significativamente la dispersione, la reattività, la compatibilità interfacciale, il colore, la lucentezza, la stabilità e le prestazioni complessive del materiale in applicazioni industriali e funzionali avanzate.
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— Pubblicato da Emily Chen