Зверхдисперсный парашокадносіцца да матэрыялаў з памерамі часціц ад мікрона да нанаметра. Згодна з кансенсусам у мінеральныя перапрацоўчая прамысловасць, звыштонкага парашкаs вызначаюцца як парашкі з 100% памер часціц менш за 30 мкм. Нанаматэрыялы валодаюць унікальнымі ўласцівасцямі, якімі не валодаюць традыцыйныя матэрыялы, такімі як памерныя эфекты, макраскапічныя квантавыя тунэльныя эфекты і паверхневыя эфекты. Гэтыя ўласцівасці робяць іх шырока выкарыстоўванымі.
Аднак нанаматэрыялы маюць вялікую ўдзельную паверхню і высокую актыўнасць, што робіць іх вельмі нестабільнымі. Яны вельмі схільныя да агрэгацыі, што прыводзіць да страты іх першапачатковых уласцівасцей, зніжаючы іх каштоўнасць. Праблема агрэгацыі з'яўляецца ключавой тэхналагічнай праблемай, якая абмяжоўвае распрацоўку нанаматэрыялаў.
Агрэгацыя ультратонкіх парашкоў — гэта з'ява, калі першасныя часціцы парашка злучаюцца адна з адной, утвараючы больш буйныя кластары часціц падчас падрыхтоўкі, падзелу, апрацоўкі або захоўвання. Прычыны агрэгацыі ультратонкіх парашкоў парашоку асноўным трохчасткавыя:
- Малекулярныя ўзаемадзеянні паміж часціцы
- Электрастатычныя ўзаемадзеянні паміж часціцамі
- Адгезія часціц у паветры
Малекулярныя ўзаемадзеянні, якія прыводзяць да агрэгацыі:
Калі мінеральныя матэрыялы здрабняюцца да пэўнага памеру, адлегласць паміж часціцамі становіцца надзвычай малой, а сілы Ван-дэр-Ваальса паміж часціцамі становяцца значна большымі за іх уласныя гравітацыйныя сілы. Такім чынам, ультратонкія часціцы імкнуцца прыцягвацца і агрэгавацца адна з адной. Вадародныя сувязі, адсарбаваныя водныя масткі і іншыя... хімічны сувязі на паверхні ультратонкіх часціц таксама прыводзяць да адгезіі і агламерацыі часціц.
Электрастатычныя ўзаемадзеянні, якія прыводзяць да агрэгацыі
У працэсе ультратонкага ачышчэння з-за ўдараў, трэння і памяншэння памеру часціц на паверхні новаўтвораных ультратонкіх часціц назапашваецца вялікая колькасць станоўчага або адмоўнага зарада. Гэтыя часціцы вельмі нестабільныя, таму што іх паверхневыя выступы нясуць станоўчыя або адмоўныя зарады. Каб дасягнуць стабільнага стану, гэтыя часціцы прыцягваюцца адна да адной, і вострыя куты сутыкаюцца, што прыводзіць да агрэгацыі. Асноўнай сілай, якая тут дзейнічае, з'яўляецца электрастатычная сіла.
Адгезія часціц у паветры
Калі адносная вільготнасць паветра перавышае 651 АТФ³Т, вадзяная пара пачынае кандэнсавацца на паверхні і паміж часціцамі. Гэта ўтварэнне вадкіх масткоў паміж часціцамі значна ўзмацняе эфект агрэгацыі. Акрамя таго, падчас працэсу драбнення мінеральныя матэрыялы паглынаюць шмат механічнай або цеплавой энергіі, у выніку чаго павярхоўная энергія новаўтвораных ультратонкіх часціц вельмі высокая. Часціцы знаходзяцца ў нестабільным стане, і каб знізіць павярхоўную энергію, яны імкнуцца агрэгавацца, такім чынам стабілізуючыся.
Метады дысперсіі ў вадкай фазе
Механічная дысперсія
Механічнае дысперсійнае развеянне выкарыстоўвае знешнія сілы зруху або ўдару для дысперсійвання наначасціц у асяроддзі. Метады ўключаюць шліфаванне, шаровы млын, вібрацыйны млын, калоідныя млыны, паветрана-струменевыя млыны і механічнае перамешванне. Аднак, калі часціцы пакідаюць турбулентнае поле, створанае механічным перамешваннем, знешняе асяроддзе вяртаецца да нармальнага стану, і часціцы могуць зноў агрэгавацца. Такім чынам, выкарыстанне камбінацыі механічнага перамешвання і хімічных дысперсантаў часта дае лепшыя эфекты дысперсіі.
Хімічная дысперсія
Хімічная дысперсія шырока выкарыстоўваецца ў прамысловай вытворчасці для дысперсіі звыштонкага парашкау суспензіі. Дадаючы неарганічныя электраліты, павярхоўна-актыўныя рэчывы і палімерныя дысперсанты, змяняюцца паверхневыя ўласцівасці парашкоў, змяняючы іх узаемадзеянне з вадкім асяроддзем і паміж часціцамі для дасягнення дысперсіі. Дысперсанты ўключаюць павярхоўна-актыўныя рэчывы, нізкамалекулярныя неарганічныя электраліты, палімерныя дысперсанты і злучныя агенты, прычым палімерныя дысперсанты з'яўляюцца найбольш часта выкарыстоўванымі.
Ультрагукавы метад
Ультрагукавое дыспергаванне прадугледжвае размяшчэнне суспензіі непасрэдна ў ультрагукавым полі і кіраванне адпаведнай частатой і часам уздзеяння для дысперсіі часціц. Ультрагук больш эфектыўны для дысперсіі наначасціц. Ультрагукавая кавітацыя генеруе лакальную высокую тэмпературу, высокі ціск, моцныя ўдарныя хвалі і мікраструмені, якія аслабляюць нанаўзаемадзеянне паміж часціцамі, эфектыўна прадухіляючы агрэгацыю і дасягаючы дысперсіі. Аднак варта пазбягаць перагрэву, бо павелічэнне цеплавой і механічнай энергіі можа павялічыць сутыкненні часціц і прывесці да далейшай агрэгацыі.
Метады дысперсіі ў газавай фазе
Сухая дысперсія
У вільготным паветры асноўнай прычынай агрэгацыі з'яўляюцца вадкія масткі паміж часціцамі парашка. Сушка цвёрдых матэрыялаў уключае два асноўныя працэсы: перадачу цяпла для выпарэння вады і дыфузію выпаранай вады ў газавую фазу. Такім чынам, прадухіленне ўтварэння вадкіх масткоў або разбурэнне існуючых з'яўляецца ключавым метадам забеспячэння дысперсіі часціц. У большасці працэсаў вытворчасці парашка ў якасці папярэдняй апрацоўкі выкарыстоўваецца награванне і сушка.
Механічная дысперсія
Механічнае дысперсаванне прадугледжвае выкарыстанне механічнай сілы для разбурэння кластараў часціц. Неабходнай умовай з'яўляецца тое, што механічная сіла (напружанне зруху і сціску) павінна перавышаць сілу счаплення паміж часціцамі. Гэтая сіла звычайна ствараецца хуткаснымі круцельнымі дыскамі, хуткасным упырскваннем газавага патоку і моцнай турбулентнасцю. Механічнае дысперсаванне лёгка рэалізаваць, але гэта метад вымушанага дысперсавання. Нягледзячы на тое, што часціцы могуць разбурацца ў дысперсары, сілы паміж часціцамі застаюцца нязменнымі. Пасля таго, як часціцы пакідаюць дысперсары, яны могуць зноў зліпацца. Акрамя таго, механічнае дысперсаванне можа прывесці да драбнення далікатных часціц, і яго эфектыўнасць зніжаецца па меры зносу механічнага абсталявання.
Электрастатычная дысперсія
Для аднародных часціц электрастатычныя сілы ствараюць адштурхванне з-за аднолькавых зарадаў на паверхнях. Электрастатычную сілу можна выкарыстоўваць для рассейвання часціц. Праблема заключаецца ў тым, як цалкам зарадзіць часціцы. Для зарадкі часціц можна выкарыстоўваць такія метады, як кантактная зарадка, індукцыйная зарадка або каронны разрад. Найбольш эфектыўным метадам з'яўляецца каронны разрад, пры якім часціцы праходзяць праз іанізаваную вобласць і атрымліваюць аднолькавы зарад, што дазваляе электрастатычнаму адштурханню рассейваць часціцы.
Эпічны парашок
Epic Powder, больш за 20 гадоў вопыту працы ў галіне ультратонкіх парашкоў. Актыўна садзейнічаем будучым распрацоўкам ультратонкіх парашкоў, засяроджваючыся на працэсах драбнення, здрабнення, класіфікацыі і мадыфікацыі ультратонкіх парашкоў. Звяжыцеся з намі для бясплатнай кансультацыі і індывідуальных рашэнняў! Наша каманда экспертаў імкнецца прадастаўляць высакаякасныя прадукты і паслугі для максімальнага павелічэння каштоўнасці вашай апрацоўкі парашкоў. Epic Powder — ваш надзейны эксперт па апрацоўцы парашкоў!