Surface modification is key to improving non-metallic mineral powders. It enhances their properties and applications. Non-metallic minerals, like talc, kaolin, and calcium carbonate, are used in many industries. These include plastics, paints, ceramics, and pharmaceuticals. However, their properties often need improvement to meet application demands. Surface modification techniques can greatly change the properties of these mineral powders. This can improve their performance, compatibility, and functionality.
มีวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวอยู่หลายวิธี
วิธีการที่สามารถเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะเรียกว่าวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งรวมถึง:
- การเคลือบทางกายภาพ
- chemical coating
- การสะสมสารอนินทรีย์
- สารเคลือบหรือฟิล์ม
- เคมีกลศาสตร์
- การแทรกซึมของสารเคมี
ในปัจจุบัน วิธีการหลักในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะในอุตสาหกรรม ได้แก่:
การเคลือบพื้นผิวด้วยเคมี
(1) วิธีการปรับเปลี่ยนสารเคลือบพื้นผิว: เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการปรับเปลี่ยนผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค โดยใช้กลุ่มฟังก์ชันในสารปรับเปลี่ยนพื้นผิวอินทรีย์เพื่อดูดซับหรือทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของอนุภาค
ตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิวหลักมีดังนี้:
- สารจับคู่ (ไซเลน ไททาเนต อะลูมิเนต อะลูมิเนตเซอร์โคเนียม สารเชิงซ้อนอินทรีย์ ฟอสเฟต ฯลฯ)
- สารลดแรงตึงผิวได้แก่ กรดไขมันคุณภาพสูงและเกลือของกรดไขมัน เกลืออะมีนคุณภาพสูง สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่อิออน และน้ำมันซิลิโคนหรือเรซิน
- โอลิโกเมอร์อินทรีย์
- กรดอินทรีย์ไม่อิ่มตัว
กระบวนการปรับเปลี่ยนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ วิธีแห้ง และวิธีเปียก
ปฏิกิริยาการสะสม
(2) วิธีการปฏิกิริยาการสะสม: ใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อเคลือบอนุภาคที่ดัดแปลงด้วยสารปรับเปลี่ยนพื้นผิว เป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผง โดยสร้าง "สารเคลือบอนินทรีย์/อนินทรีย์" หรือ "สารเคลือบผงนาโน/ไมโครอนินทรีย์" การเคลือบพื้นผิวของผงด้วยสารอนินทรีย์ เช่น นาโน-TiO2, ZnO และ CaCO3 จะช่วยปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งทำได้โดยปฏิกิริยาการสะสม ซึ่งรวมถึงการเคลือบผงไมก้าด้วย TiO2 เพื่อสร้างเม็ดสีไมก้าสีมุก นอกจากนี้ยังรวมถึงการเคลือบไททาเนียมด้วย SiO2 และ Al2O3
เคมีกลศาสตร์
(3) วิธีการดัดแปลงทางกลเคมี: ใช้การบดละเอียดพิเศษและแรงอื่น ๆ ที่แข็งแกร่งเพื่อกระตุ้นพื้นผิวของอนุภาค ซึ่งทำให้โครงสร้างซับซ้อนหรือไม่มีรูปร่าง นอกจากนี้ยังเพิ่มปฏิกิริยากับสารอินทรีย์และอนินทรีย์อื่น ๆ อีกด้วย ผลทางกลเคมีสามารถเพิ่มจุดและกลุ่มที่ใช้งานบนพื้นผิวของอนุภาคได้ ซึ่งสามารถปรับปรุงการใช้งานกับเมทริกซ์อินทรีย์หรือตัวดัดแปลงพื้นผิวได้ เทคโนโลยีการหลอมรวมทางกลเป็นวิธีการบำบัดหรือปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคอนินทรีย์ โดยอาศัยหลักการทางกลเคมี สามารถสร้างคอมโพสิตพื้นผิว สารเคลือบ และการกระจายตัวได้
วิธีการแบบผสม
(4) วิธีการปรับเปลี่ยนการแทรกซึมทางเคมี: วิธีการนี้จะปรับเปลี่ยนอนุภาคผงที่เรียงเป็นชั้น โดยใช้พันธะอ่อนระหว่างชั้นผลึกของอนุภาค เช่น พันธะโมเลกุลหรือพันธะแวนเดอร์วาลส์ หรือไอออนบวกที่แลกเปลี่ยนได้ วิธีการนี้จะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของผงผ่านปฏิกิริยาทางเคมีหรือการแลกเปลี่ยนไอออน ดังนั้น ผงสำหรับการแทรกซึมจะต้องมีโครงสร้างผลึกแบบเป็นชั้นหรือเกือบเป็นชั้น ตัวอย่างเช่น มอนต์มอริลโลไนต์ คาโอลิน และแร่ซิลิเกตแบบเป็นชั้นอื่นๆ และกราไฟต์ สารปรับเปลี่ยนการแทรกซึมส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ แต่บางชนิดเป็นสารอนินทรีย์
อุปกรณ์ปรับเปลี่ยนการเคลือบอย่างต่อเนื่องหลายรายการ
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะเป็นสิ่งสำคัญมาก เนื่องจากจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ การเลือกเทคนิคการดัดแปลงจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการและข้อกำหนดการใช้งานปลายทาง เมื่ออุตสาหกรรมพัฒนาไป เราจำเป็นต้องศึกษาวิจัยการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งจะปลดล็อกศักยภาพของวัสดุอเนกประสงค์เหล่านี้