В области обработки и применения порошков, модификация поверхности Эта процедура часто проводится для адаптации порошков к практическим требованиям. Она позволяет точно контролировать физико-химические свойства поверхности порошков, удовлетворяя потребности в разработке современных материалов, процессов и областей применения.
На основе характеристик различных порошков и сценариев практического применения мы обобщили распространенные методы модификации, модификаторы, влияющие факторы и подходящие мишени в одном кратком, практичном и понятном справочнике.
01 Физическое покрытие
Принцип: Обработка поверхности порошка с использованием полимеров или смол, как правило, включает холодные и горячие методы.
Модификаторы: Полимеры, фенольные смолы, фурановые смолы и т. д.
Факторы влияния: Форма частиц, удельная площадь поверхности, пористость, тип и количество покрывающего агента, а также процесс нанесения покрытия.
Подходящие цели: Литейный песок, кварцевый песок и т. д.
02 Химическое покрытие
Принцип: 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.
Модификаторы: Силаны, титанаты, алюминаты, цирконий-алюминаты, различные органические хромовые связующие агенты, высшие жирные кислоты и их соли, органические аммониевые соли, различные типы поверхностно-активных веществ, фосфаты, ненасыщенные органические кислоты, водорастворимые органические полимеры и т. д.
Факторы влияния: Свойства поверхности порошка, тип и дозировка модификатора, процесс модификации и оборудование для модификации.
Подходящие цели: 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 Реакция осаждения
Принцип: На поверхности частиц образуется слой или несколько слоев “покрытия” за счет осаждения неорганических соединений. Это улучшает свойства поверхности порошка, такие как блеск, красящая способность, укрывистость, сохранение цвета, атмосферостойкость, а также электрические, магнитные, термические и объемные свойства.
Модификаторы: Различные неорганические соединения, такие как оксиды, гидроксиды металлов и их соли.
Факторы влияния: Успех процесса модификации зависит от нескольких критически важных переменных:
- После лечения: Последующие этапы, такие как промывка, обезвоживание, сушка или прокаливание.
- Свойства сырья: Particle size, shape, and existing surface functional groups.
- Химические параметры: Тип используемого неорганического модификатора, а также pH и концентрация суспензии.
- Условия процесса: Температура и продолжительность реакции.
Подходящие цели: Диоксид титана, перламутровая слюда, оксид алюминия и другие неорганические пигменты.
04 Механохимическая модификация
Принцип: Этот метод использует сверхтонкое измельчение и другие интенсивные механические воздействия для активации поверхности порошка. Этот процесс вызывает ряд физических и химических изменений:
- Активные площадки: Это увеличивает количество функциональных групп на поверхности или активных центров, доступных для дальнейшей обработки.
- Структурные сдвиги: Это может частично изменить кристаллическую структуру или повысить растворимость за счет аморфизации поверхности.
- Повышенная реактивность: Это улучшает химическую адсорбцию и общую активность реакции.
Оборудование и модификаторы: Трехвалковые мельницы для нанесения покрытий, Штифтовые мельницы, Турбомельницы, а также вспомогательные средства для измельчения, диспергаторы и модификаторы.
Факторы влияния: Тип измельчительного оборудования, режим механического воздействия, условия измельчения (сухие, влажные, атмосферные), тип и дозировка измельчающих добавок или диспергаторов, продолжительность механического воздействия, а также кристаллическая структура порошка, химический состав, размер частиц и распределение частиц по размерам.
Подходящие цели: Карбонат кальция, каолин, тальк, слюда, волластонит и другие порошки.
05 Модификация интеркаляции
Принцип: Для слоистых минералов со слабыми межслоевыми силами (такими как молекулярные силы или силы Ван дер Ваальса) или обменными катионами, интеркаляционная модификация изменяет межфазные и другие свойства посредством ионного обмена или химических реакций.
Модификаторы: В качестве органических интеркаляционных агентов можно использовать соли четвертичных аммониевых соединений, полимеры, органические мономеры, аминокислоты; в качестве неорганических интеркаляционных агентов — карбоксильный титан, оксиды металлов, неорганические соли.
Факторы влияния: Свойства исходного сырья, условия реакции, тип и дозировка интеркалирующего агента.
Подходящие цели: Каолин, графит, слюда, гидротальцит, вермикулит, ректорит, оксиды металлов и слоистые силикаты.
06 Модификация инкапсуляции
Принцип: На поверхность порошка наносится однородная и достаточно толстая пленка. Инкапсуляция порошка в основном включает в себя мелкие частицы, что позволяет получать неорганическо-органические композитные микрокапсулы и использовать эффект контролируемого высвобождения твердых порошков, обеспечиваемый капсулами.
Факторы влияния: Модификация путем инкапсуляции имеет множество областей применения и технических подходов, поэтому существует множество влияющих факторов.
Подходящие цели: Диоксид титана, цветные пигменты, гидроксид магния, полифосфат аммония (APP), красный фосфор, галогенсодержащие антипирены, ароматизаторы, хлопьевидный алюминий, сера, воск и т. д.
07 Высокоэнергетическая модификация поверхности
Принцип: Модификация поверхности с использованием УФ-излучения, инфракрасного излучения, коронного разряда, плазменного облучения и электронно-лучевого излучения.
Примеры:
- Низкотемпературная обработка карбоната кальция плазмой ArC₃H₆ улучшает адгезию на границе раздела фаз с полипропиленом.
- Infrared irradiation grafting of polystyrene on carbon black surfaces enhances dispersion in media.
- Обработка пористой кремнеземной пленки микроволновым излучением и плазмой воздуха активирует поверхность, увеличивает содержание гидроксильных групп и усиливает гидратацию.
Заключение
Методы модификации порошков включают физические, химические, механохимические, интеркаляционные, инкапсуляционные и высокоэнергетические подходы. Каждый метод имеет свои преимущества, влияющие факторы и целевые области применения. Выбор подходящего метода требует учета характеристик порошка, желаемых свойств поверхности и предполагаемого применения. Эффективная модификация поверхности порошка может значительно улучшить дисперсию, реакционную способность, совместимость с межфазными границами, цвет, блеск, стабильность и общие характеристики материала в передовых промышленных и функциональных приложениях.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен