Асаджаны сульфат барыю (BaSO4) — тыповы функцыянальны неарганічны хімічны матэрыял. Ён шырока выкарыстоўваецца ў пакрыццях, пластмасах, чарнілах і палімерных кампазітах дзякуючы высокай беласці, выдатнай укрыўнасці і выдатнай хімічнай стабільнасці. Аднак у практычным ужыванні яго эфектыўнасць часта абмяжоўваецца асноўнай праблемай — агламерацыяй часціц. Агламерацыя не толькі прыводзіць да страты ультратонкіх часціц сваіх унікальных пераваг на мяжы паверхні, але і прыводзіць да зніжэння механічных уласцівасцей і памяншэння бляску паверхні. Такім чынам, як эфектыўна дыспергаваць... Парашок сульфату барыю стала крытычнай праблемай у галіне перадавой апрацоўкі матэрыялаў. Каб кардынальна вырашыць гэтую праблему, неабходна зыходзіць з тэрмадынамічных прычын. У той жа час патрабуецца спалучэнне эфектыўнага абсталявання для механічнага дысперсійнага распылення і працэсаў хімічнай мадыфікацыі паверхні.
I. “Гравітацыйная бура” ў мікраскапічным свеце: карэнныя прычыны агламерацыі сульфату барыю
Агламерацыя — гэта тэрмадынамічны спантанны працэс. Яна адбываецца, калі сілы прыцягнення паміж часціцамі перавышаюць сілы адштурхвання.
Для асадкавага сульфату барыю, чым меншы памер часціц, тым большая ўдзельная плошча паверхні. Гэта прыводзіць да больш высокай павярхоўнай энергіі. Такім чынам, сістэма мае тэндэнцыю да зніжэння свабоднай энергіі праз кладку часціц, што ўскладняе эфектыўнае дысперсійнае размеркаванне парашка сульфату барыю.
1. Сілы Ван-дэр-Ваальса: універсальная фізічная “кайдан”
Сілы Ван-дэр-Ваальса з'яўляюцца асноўнай прычынай мяккай агламерацыі ў ультратонкі сульфат барыю.
Калі часціцы дасягаюць мікроннага або нават нанаметровага маштабу, гравітацыйныя сілы становяцца нязначнымі. Пачынаюць дамінаваць слабыя міжмалекулярныя электрамагнітныя прыцягненні. Гэтыя сілы павялічваюцца ў геаметрычнай прагрэсіі па меры памяншэння адлегласці паміж часціцамі. У выніку суседнія часціцы цесна звязаны адна з адной.
2. Вадкія масты і цвёрдыя масты: экалагічныя “звязальныя рэчывы”
Сіла вадкаснага моста:
Часціцы сульфату барыю маюць моцную павярхоўную палярнасць. Яны лёгка паглынаюць вільгаць з паветра. Калі дзве часціцы набліжаюцца адна да адной, капілярная сіла, утвораная воднай плёнкай, дзейнічае як “моцны клей”, прыцягваючы іх разам.
Фарміраванне цвёрдага моста:
Падчас сушкі, калі прамыванне недастатковае, у вадкіх мастках застаюцца рэшткі соляў або прымешак. Па меры выпарэння вады гэтыя рэчывы крышталізуюцца ў месцах кантакту паміж часціцамі. Гэта ўтварае жорсткія цвёрдыя масткі.
Гэта асноўная прычына цвёрдая агламерацыя, які цяжка цалкам разбурыць механічным уздзеяннем.
3. Электрастатычнае прыцягненне: зарадныя пасткі з-за трэння
Падчас пнеўматычнай транспарціроўкі, упакоўкі або драбнення часціцы сульфату барыю часта сутыкаюцца з паверхнямі абсталявання. Гэта прыводзіць да нераўнамернага размеркавання паверхневага зараду.
Кулонаўская сіла паміж процілеглымі зарадамі прымушае часціцы хутка згрупоўвацца ў агламераты.
II. Пагаршэнне прадукцыйнасці: негатыўны ўплыў агламерацыі
Пакрыцці і чарніла:
Агламераты ўтвараюць буйныя часціцы. Гэта прыводзіць да дэфектаў паверхні, такіх як “язва” ў пакрыццях. Гэта значна зніжае бляск і ўкрыўнасць. У цяжкіх выпадках гэта можа нават закаркаваць фарсункі распыляльніка.
Інжынерныя пластмасы:
Раўнамерна дыспергаваны сульфат барыю можа забяспечыць армаванне. Аднак, як толькі адбываецца агламерацыя, міжфазная сувязь паміж часціцамі і палімернай матрыцай становіцца вельмі слабай. Гэтыя агламераты дзейнічаюць як кропкі дэфектаў пад напружаннем. Гэта значна зніжае ўдарную глейкасць і падаўжэнне пры разрыве.
III. Пераадоленне бар'ера: спалучэнне механічнай дысперсіі з мадыфікацыяй у лінейцы
Адна толькі натуральная дысперсія не можа пераадолець вышэйзгаданыя мікраскапічныя сілы.
Рашэнне заключаецца ў прымяненні высокаінтэнсіўнага механічнага напружання для прымусовага разбурэння агламератаў. Адначасова неабходна правесці мадыфікацыю паверхні, каб утварыць ахоўны пласт на часціцах. Гэта прадухіляе другасную агламерацыю і забяспечвае доўгатэрміновую стабільнасць пры дысперсіі парашка сульфату барыю.
1. Абсталяванне для дэагламерацыі асноўных кампанентаў: Паветраны класіфікатар млын -Мадыфікатар серыі MJW
У прамысловай апрацоўцы асадкавага сульфату барыю мадыфікатар серыі MJW з'яўляецца асноўнай дысперсійнай прыладай.
Прынцып працы:
Гэта абсталяванне аб'ядноўвае дысперсію і класіфікацыю. Пасля траплення ў зону дысперсіі матэрыял падвяргаецца інтэнсіўнаму ўдару, зруху і сутыкненню. Гэтыя фактары ствараюцца хуткасным кручэннем ротара (лінейная хуткасць перавышае 120 м/с). У выніку сілы Ван-дэр-Ваальса і вадкасныя масткі прымусова разбураюцца.
Перавагі мадыфікацыі ў радку:
У моцнай турбулентнасці, якая ўзнікае пры кручэнні з высокай хуткасцю, паверхневыя мадыфікатары распыляюцца ў выглядзе дробных кропель. Яны імгненна ўступаюць у кантакт з часціцамі.
Гэты “механічна-хімічны” эфект дазваляе мадыфікатару хімічна звязвацца са свежаапрацаванымі актыўнымі паверхнямі.
2. Высокая эфектыўнасць Шпількавы млын Дысперсійнае абсталяванне
Для задач, якія патрабуюць больш высокай частаты зруху або працы з высокавязкім або моцна агламераваным сульфатам барыю, штыфтовы млын дэманструе выдатную прадукцыйнасць.
Механізм высокачастотнага ўздзеяння:
Штыфтовы млын складаецца з двух дыскаў, якія круцяцца ў процілеглых напрамках, або аднаго ротара і аднаго статара. На дысках шчыльна размешчаны штыфты.
Калі часціцы праходзяць праз хуткаснае штыфтавае поле, яны падвяргаюцца дзесяткам тысяч сутыкненняў і інтэнсіўным сілам зруху.
Характарыстыкі дэагламерацыі:
Штыфтовы млын генеруе надзвычай высокую імгненную энергію. Ён асабліва эфектыўны для драбнення цвёрдых камякоў, якія ўтвараюцца пасля сушкі.
Дзякуючы высокадынамічнаму ўнутранаму полю патоку, ён ідэальна падыходзіць для бесперапыннай мадыфікацыі паверхневага пакрыцця. Пры інтэнсіўным змешванні штыфтоў мадыфікатары могуць раўнамерна размеркавацца ў нанамаштабе.
Гэта гарантуе поўную пасівацыю кожнай дыспергаванай часціцы. Гэта эфектыўна прадухіляе паўторную агламерацыю падчас захоўвання.
IV. Пашыраны працэс дэагламерацыі: ад “агрэгацыі” да “незалежнасці”
Для дасягнення аптымальнага рассейвання рэкамендуецца наступны працэс з замкнёным цыклам:
1. Папярэдні нагрэў сыравіны:
Гарачае паветра выкарыстоўваецца для выдалення фізічна адсарбаванай вільгаці. Гэта аслабляе сілы вадкаснага мастка.
2. Прымусовая дэагламерацыя:
Матэрыял трапляе ў мадыфікатар MJW або зону дысперсіі штыфтавага млына. Прыкладзеная механічная сіла павінна перавышаць трываласць агламератаў на разлом.
3. Хімічнае пакрыццё:
Падчас дысперсіі мадыфікатары ўводзяць з дапамогай дазацыйных помпаў. У гэты момант часціцы дасягаюць максімальнай удзельнай плошчы паверхні, што забяспечвае найвышэйшую эфектыўнасць пакрыцця.
прынцып:
Адзін канец мадыфікатара рэагуе з гідраксільнымі групамі на паверхні часціц. Другі канец выходзіць вонкі, ствараючы стэрычныя перашкоды. Гэта прадухіляе паўторнае далучэнне часціц.
4. Класіфікацыя дакладнасці:
Гэты комплексны падыход значна павышае эфектыўнасць пры спробе дысперсійнага размеркавання парашка сульфату барыю ў прамысловых маштабах.
V. Ключавыя паказчыкі ацэнкі якасці дысперсіі
Ацэнка эфектыўнасці дысперсіі не павінна абапірацца выключна на сярэдні памер часціц (D50). Наступныя параметры таксама маюць вырашальнае значэнне:
Паглынанне алею:
Моцна агламераваныя часціцы маюць больш высокую сітаватасць і паглынанне алею. Пасля належнага дысперсійнага размеркавання паглынанне алею значна зніжаецца. Гэта сведчыць аб лепшай цякучасці ў наступных прымяненнях.
Клас актывацыі:
Гэта адносіцца да долі часціц, паверхня якіх ператварылася з гідрафільнай у гідрафобную. Высокаякасны мадыфікаваны сульфат барыю можа плаваць на вадзе.
Шырыня размеркавання памераў часціц:
Вузкае размеркаванне сведчыць аб раўнамерным рассейванні. Гэта таксама сведчыць аб адсутнасці буйных агламератаў.
VI. Заключэнне і перспектывы
Агламерацыя асадкавага сульфату барыю з'яўляецца ўласцівай характарыстыкай дробных парашкоў. Аднак яна не з'яўляецца незваротнай.
Разуменне сіл Ван-дэр-Ваальса, вадкасных масткоў і электрастатычных узаемадзеянняў, а таксама выкарыстанне высокаэфектыўнага дысперсійнага абсталявання, такога як серыя MJW і штыфтавыя млыны, дазваляе ствараць моцныя зрухавыя палі. У спалучэнні з мэтанакіраванай хіміяй мадыфікацыі паверхні гэтыя метады дазваляюць цалкам пераадолець мікраскапічныя сілы прыцягнення.
У будучыні глыбокая перапрацоўка сульфату барыю будзе працягваць развівацца ў напрамку інтэграваных сістэм дысперсійнай мадыфікацыі і інтэлектуальнай бесперапыннай вытворчасці.
Толькі калі кожная часціца сульфату барыю стане незалежным “мікраскапічным воінам”, яе поўную каштоўнасць можна будзе рэалізаваць у высакаякасных прамысловых матэрыялах.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн