Die Dispergierbarkeit von Pulver Die Pulverdispersion beeinflusst direkt die Stabilität, Fließfähigkeit, Benetzbarkeit und Gleichmäßigkeit in Lösungsmitteln. Letztendlich bestimmt sie die Produktqualität. Anders ausgedrückt: Die Pulverdispersion hat direkten Einfluss auf den Anwendungswert von Pulvermaterialien.
Pulverdispersion und Dispergiermittel
Aufgrund der großen spezifischen Oberfläche und Oberflächenenergie ultrafeiner Pulver neigen Partikel während der Herstellung und Nachbearbeitung zur Aggregation und Agglomeration. Dadurch bilden sich Sekundärpartikel, die die ursprünglichen hervorragenden Eigenschaften ultrafeiner Partikel verlieren.
In Pulvermaterialien wirken Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Partikeln. Zusätzlich entstehen durch die elektrische Doppelschicht Abstoßungskräfte. Übersteigen die Abstoßungskräfte die Anziehungskräfte, stoßen sich die Partikel gegenseitig ab. Dadurch dispergiert das Pulver. Sind die Anziehungskräfte stärker als die Abstoßungskräfte, nähern sich die Partikel einander an und agglomerieren. Dispersionsmittel sind Substanzen, die gerichtet an der Oberfläche dispergierter Partikel adsorbieren. Sie verhindern die Aggregation des Dispersionsmediums und erhalten die Oberflächenaktivität für einen bestimmten Zeitraum aufrecht. Ein Teil des Dispersionsmittels adsorbiert an der Pulveroberfläche. Die langkettigen Segmente dehnen sich im Dispersionsmedium aus und fördern so die Pulverdispersion.
Physikalische Dispersionsverfahren für Pulver
Mechanische Dispersionsmethode
Mechanische Dispersion ist eine physikalische Dispersionsmethode. Sie nutzt externe Scher- oder Stoßkräfte, um Nanopartikel in einem Medium zu dispergieren. Diese Methode verwendet im Allgemeinen gewöhnliche Kugelmühlen, Stiftmühlen, Turbomühlenoder Scher-Hochgeschwindigkeitsrührer. Der Idealzustand ist mikroskopische Homogenität. Die gewöhnliche Kugelmühle hat eine geringe Mahlleistung. Es wird zur sekundären Dispersion von zuvor dispergierten Schlämmen nach dem Absetzen verwendet. Rührwerksmühlen und Planetenmühlen sind effizienter. Rühren ist ein Prozess zur Homogenisierung von Materialien. Neben physikalischen Effekten kann es Folgendes beinhalten: chemisch Reaktionen, wodurch mikroskopische Homogenität erreicht wird.
Alle Kugelmahlverfahren haben jedoch einige Nachteile. Während des Mahlvorgangs können Verschleißpartikel in das Pulver gelangen. Diese Partikel werden zu Verunreinigungen. Dies beeinträchtigt die Reinheit des Pulvers und die Leistung des Endprodukts.
Ultraschall-Dispergiermethode
Der Ultraschall-Dispersionsmechanismus beruht darauf, dass sich Ultraschall im Dispersionssystem als stehende Wellen ausbreitet. Dadurch werden Pulverpartikel periodisch gedehnt und gestaucht. Ultraschall kann außerdem Kavitation in der Flüssigkeit erzeugen. Dies unterstützt die Partikeldispersion. Die durch Ultraschallkavitation erzeugten lokal hohen Temperaturen, hohen Drücke, Stoßwellen und Mikrojets schwächen die Kräfte zwischen den Partikeln. Dies verhindert effektiv die Partikelagglomeration. Die Dispersionswirkung von Ultraschall hängt von seiner Frequenz und Leistung ab.
Elektromagnetische Dispersionsmethode
Bei der elektromagnetischen Dispersion werden ferromagnetische Rührstäbe verwendet. Diese bewegen sich im durch Wechselspannung erzeugten Magnetfeld. Für die Dispersion ultrafeiner Pulver ist diese Methode weniger effektiv.
Impact Flow-Methode
Dieses Verfahren nutzt turbulente Strömungen mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit sowie Ultraschalleffekte, die während des Aufprallkollisionsprozesses entstehen. Dies trägt zur Dispersion von Pulverpartikeln bei. Die Aufprallströmungstechnik eignet sich zum Dispergieren von Pulvern im Submikrometerbereich.
Anorganische Dispergiermittel
Die am häufigsten verwendeten anorganischen Dispersionsmittel sind Polyphosphate (wie Natriumhexametaphosphat), Silikate und Carbonate. Der Dispersionsstabilitätsmechanismus anorganischer Dispersionsmittel basiert auf elektrostatischer Stabilisierung. Dabei handelt es sich um physikalische, charakteristische oder ionenspezifische Adsorption. Diese Methoden verleihen den Partikeln positive oder negative Ladungen. Dies erhöht die elektrostatische Abstoßung an der Partikeloberfläche und erhöht die Energiebarriere auf der Potentialkurve. Dadurch verringern Partikel die Wahrscheinlichkeit einer Agglomeration bei thermischer oder Brownscher Bewegung.
Abschluss
Bei der Dispersion ultrafeiner Pulver ist die Auswahl eines geeigneten Dispergiermediums entscheidend. Das Medium sollte auf die Oberflächeneigenschaften der ultrafeinen Partikel abgestimmt sein. Grundprinzip ist, dass sich unpolare Partikel in unpolaren Flüssigkeiten dispergieren, während sich polare Partikel in polaren Flüssigkeiten dispergieren. Auch pH-Wert und Temperatur des Dispergiermediums beeinflussen die Dispergierbarkeit. Diese Faktoren bilden die Grundlage für die Untersuchung der Pulverdispergierbarkeit und die Lösung damit verbundener Probleme.
Episches Pulver
Bei der Dispersion ultrafeiner Pulver spielen die fortschrittlichen Mahlanlagen von Epic Powder eine entscheidende Rolle für eine optimale Partikeldispersion. Durch die Kombination hocheffizienter Kugelmühlen, Stiftmühlen, Turbomühlen und anderer spezieller Mahltechnologien sorgt Epic Powder für fein gemahlene und gut dispergierte Partikel. Die Wahl des Dispergiermediums sowie präzise Mahlprozesse wirken sich direkt auf die Qualität und Leistung des Endprodukts aus. Mit über 20 Jahren Erfahrung in der Pulververarbeitung entwickelt Epic Powder kontinuierlich Innovationen und bietet maßgeschneiderte Lösungen für Branchen, die eine hochwertige, gleichmäßige Pulverdispersion benötigen.