분말 가공 및 응용 분야에서, 표면개질 분말을 실제 사용 요구사항에 맞추기 위해 종종 이러한 공정이 수행됩니다. 이를 통해 분말 표면의 물리화학적 특성을 정밀하게 제어하여 현대 재료, 공정 및 응용 분야의 개발 요구를 충족할 수 있습니다.
다양한 분말의 특성과 실제 적용 시나리오를 바탕으로, 일반적인 개질 방법, 개질제, 영향 요인 및 적합한 대상을 하나의 간편하고 실용적이며 이해하기 쉬운 참고 자료로 정리했습니다.
01 물리적 코팅
원칙: 분말 표면을 폴리머 또는 수지를 사용하여 처리하는 것으로, 일반적으로 냉간 및 열간 방법을 포함합니다.
수정자: 폴리머, 페놀 수지, 푸란 수지 등.
영향 요인: 입자 모양, 비표면적, 다공성, 코팅제의 종류 및 양, 그리고 코팅 공정.
적합한 대상: 주조용 모래, 석영 모래 등.
02 화학 코팅
원칙: 유기 분자의 기능기를 흡착시키거나 화학 반응을 통해 입자 표면을 코팅하는 방법입니다. 일반적으로 건식 및 습식 방법을 포함합니다. 이 방법은 표면 기능기 개질뿐만 아니라 자유 라디칼 반응, 킬레이션 반응, 졸 흡착 및 기타 접근법을 이용한 표면 코팅 개질도 포괄합니다.
수정자: 실란, 티탄산염, 알루미네이트, 지르코늄-알루미네이트, 다양한 유기 크롬 커플링제, 고급 지방산 및 그 염, 유기 암모늄염, 다양한 종류의 계면활성제, 인산염, 불포화 유기산, 수용성 유기 고분자 등.
영향 요인: 분말 표면 특성, 개질제의 종류 및 투입량, 개질 공정 및 개질 장비.
적합한 대상: 석영 모래, 미립자실리콘, 탄산칼슘, 카올린, 활석, 중정석, 규회석, 운모, 규조토, 수산화마그네슘, 황산바륨, 백운석, 세피올라이트, 전기석, 이산화티타늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 실리카, 적색 산화철, 산화아연, 비산재, 나노물질 및 기타 분말.
03 침전 반응
원칙: 무기 화합물의 침전을 통해 입자 표면에 하나 또는 여러 층의 "코팅"이 형성됩니다. 이는 광택, 착색력, 도포력, 색상 유지력, 내후성, 전기적, 자기적, 열적 특성 및 전체적인 특성과 같은 분말 표면의 특성을 향상시킵니다.
수정자: 금속 산화물, 수산화물 및 이들의 염과 같은 다양한 무기 화합물.
영향 요인: 수정 과정의 성공 여부는 몇 가지 중요한 변수에 달려 있습니다.
- 치료 후: 세척, 탈수, 건조 또는 소성 등의 후속 단계.
- 원료 특성: 입자의 크기, 모양 및 표면에 존재하는 기능기.
- 화학적 매개변수: 사용된 무기 개량제의 종류와 슬러리의 pH 및 농도.
- 공정 조건: 반응 온도 및 지속 시간.
적합한 대상: 이산화티타늄, 진주광택 운모, 알루미나 및 기타 무기 안료.
04 기계화학적 변형
원칙: 이 방법은 초미세 분쇄 및 기타 강력한 기계적 힘을 이용하여 분말 표면을 활성화합니다. 이 과정에서 여러 가지 물리적 및 화학적 변화가 발생합니다.
- 활성 사이트: 이는 추가 가공에 사용할 수 있는 표면 기능기 또는 활성 부위의 수를 증가시킵니다.
- 구조적 변화: 이는 결정 구조를 부분적으로 변화시키거나 표면 비정질화를 통해 용해도를 증가시킬 수 있습니다.
- 향상된 반응성: 이는 화학적 흡착 및 전반적인 반응 활성을 향상시킵니다.
장비 및 개조 부품: 3롤러 코팅 밀, 핀 밀, 터보 밀, 분쇄 보조제, 분산제 및 첨가제와 함께 사용됩니다.
영향 요인: 분쇄 장비의 종류, 기계적 작용 방식, 분쇄 환경(건식, 습식, 대기압), 분쇄 보조제 또는 분산제의 종류 및 투입량, 기계적 작용 시간, 분말의 결정 구조, 화학 조성, 입자 크기 및 입자 크기 분포 등이 분쇄에 영향을 미칩니다.
적합한 대상: 탄산칼슘, 카올린, 활석, 운모, 규회석 및 기타 분말.
05 삽입 변형
원칙: 층간 힘이 약한 층상 광물(예: 분자력 또는 반데르발스 힘)이나 교환 가능한 양이온의 경우, 층간 삽입 변형은 이온 교환 또는 화학 반응을 통해 계면 및 기타 특성을 변화시킵니다.
수정자: 4급 암모늄염, 고분자, 유기 단량체, 아미노산과 같은 유기 삽입제; 카르복실티타늄, 금속 산화물, 무기염과 같은 무기 삽입제.
영향 요인: 원료의 특성, 반응 환경, 삽입제의 종류 및 투입량.
적합한 대상: 카올린, 흑연, 운모, 하이드로탈사이트, 버미큘라이트, 렉토라이트, 금속 산화물 및 층상 규산염.
06 캡슐화 수정
원칙: 분말 표면에 균일하고 충분히 두꺼운 막이 코팅됩니다. 분말 캡슐화는 주로 미세 입자를 대상으로 하며, 이를 통해 무기-유기 복합 마이크로캡슐을 제조하고 캡슐의 제어 방출 효과를 이용하여 고체 분말을 방출할 수 있습니다.
영향 요인: 캡슐화 변형은 다양한 응용 분야와 기술적 접근 방식을 가지고 있으므로, 영향을 미치는 요인도 매우 많습니다.
적합한 대상: 이산화티타늄, 색소, 수산화마그네슘, 폴리인산암모늄(APP), 적린, 할로겐계 난연제, 향료, 플레이크 알루미늄, 황, 왁스 등.
07 고에너지 표면 개질
원칙: 자외선, 적외선, 코로나 방전, 플라즈마 조사 및 전자빔 조사를 이용한 표면 개질.
예:
- 탄산칼슘에 대한 저온 ArC₃H₆ 플라즈마 처리는 PP와의 계면 접착력을 향상시킨다.
- 카본 블랙 표면에 폴리스티렌을 적외선 조사로 접합시키면 매체 내 분산성이 향상됩니다.
- 다공성 실리카에 마이크로파 조사 및 공기 플라즈마 처리를 하면 표면이 활성화되고 수산화물 함량이 증가하며 수화성이 향상됩니다.
결론
분말 표면 개질 기술은 물리적, 화학적, 기계화학적, 층간 삽입, 캡슐화 및 고에너지 접근법을 포괄합니다. 각 방법은 고유한 장점, 영향 요인 및 적용 분야를 가지고 있습니다. 적절한 방법을 선택하려면 분말의 특성, 원하는 표면 특성 및 사용 목적을 고려해야 합니다. 효과적인 분말 표면 개질은 첨단 산업 및 기능성 응용 분야에서 분산성, 반응성, 계면 호환성, 색상, 광택, 안정성 및 전반적인 재료 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
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— 게시자 에밀리 첸