En el procesamiento y aplicación de polvos, modificacion superficial Este proceso se lleva a cabo con frecuencia para adaptar los polvos a los requisitos de uso práctico. Esto permite un control preciso de las propiedades fisicoquímicas superficiales de los polvos, satisfaciendo así las necesidades de desarrollo de los materiales, procesos y aplicaciones modernos.
En función de las características de los diferentes polvos y los escenarios de aplicación práctica, hemos resumido los métodos de modificación comunes, los modificadores, los factores que influyen en ellos y los objetivos adecuados en una guía práctica, de consulta rápida y fácil de entender.
01 Recubrimiento físico
Principio: Tratamiento de la superficie del polvo mediante polímeros o resinas, que generalmente incluye métodos en frío y en caliente.
Modificadores: Polímeros, resinas fenólicas, resinas de furano, etc.
Factores influyentes: Forma de las partículas, superficie específica, porosidad, tipo y cantidad de agente de recubrimiento y proceso de recubrimiento.
Objetivos adecuados: Arena de fundición, arena de cuarzo, etc.
02 Recubrimiento químico
Principio: Recubrimiento de superficies de partículas mediante adsorción o reacciones químicas de grupos funcionales en moléculas orgánicas. Esto generalmente incluye métodos secos y húmedos. Además de la modificación de grupos funcionales en la superficie, este método también abarca la modificación del recubrimiento superficial mediante reacciones de radicales libres, reacciones de quelación, adsorción en solución y otros enfoques.
Modificadores: Silanos, titanatos, aluminatos, aluminatos de circonio, diversos agentes de acoplamiento de cromo orgánico, ácidos grasos superiores y sus sales, sales de amonio orgánico, diversos tipos de tensioactivos, fosfatos, ácidos orgánicos insaturados, polímeros orgánicos solubles en agua, etc.
Factores influyentes: Propiedades de la superficie del polvo, tipo y dosificación del modificador, proceso de modificación y equipo de modificación.
Objetivos adecuados: Arena de cuarzo, micropulvo de silicio, carbonato de calcio, caolín, talco, barita, wollastonita, mica, diatomita, hidromagnesita, sulfato de bario, dolomita, sepiolita, turmalina, dióxido de titanio, hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, alúmina, sílice, óxido de hierro rojo, óxido de zinc, cenizas volantes, nanomateriales y otros polvos.
03 Reacción de precipitación
Principio: Se forma una o varias capas de recubrimiento sobre la superficie de las partículas mediante la precipitación de compuestos inorgánicos. Esto mejora las propiedades superficiales del polvo, como el brillo, el poder colorante, la cobertura, la retención del color, la resistencia a la intemperie y las propiedades eléctricas, magnéticas, térmicas y volumétricas.
Modificadores: Diversos compuestos inorgánicos, como óxidos metálicos, hidróxidos y sus sales.
Factores influyentes: El éxito del proceso de modificación depende de varias variables críticas:
- Después del tratamiento: Pasos posteriores como el lavado, la deshidratación, el secado o la calcinación.
- Propiedades de la materia prima: Tamaño de partícula, forma y grupos funcionales superficiales existentes.
- Parámetros químicos: El tipo de modificador inorgánico utilizado, así como el pH y la concentración de la suspensión.
- Condiciones del proceso: Temperatura y duración de la reacción.
Objetivos adecuados: Dióxido de titanio, mica nacarada, alúmina y otros pigmentos inorgánicos.
04 Modificación mecanoquímica
Principio: Este método utiliza molienda ultrafina y otras fuerzas mecánicas intensas para activar la superficie del polvo. Este proceso desencadena varios cambios físicos y químicos:
- Sitios activos: Aumenta el número de grupos funcionales de la superficie o sitios activos disponibles para su posterior procesamiento.
- Cambios estructurales: Puede alterar parcialmente la estructura cristalina o aumentar la solubilidad mediante la amorfización de la superficie.
- Reactividad mejorada: Mejora la adsorción química y la actividad de reacción general.
Equipos y modificadores: Molinos de recubrimiento de tres rodillos, Molinos de pasadores, Turbomolinos, junto con aditivos para molienda, dispersantes y modificadores.
Factores influyentes: Tipo de equipo de molienda, modo de acción mecánica, entorno de molienda (seco, húmedo, atmosférico), tipo y dosificación de aditivos o dispersantes, duración de la acción mecánica, así como estructura cristalina del polvo, composición química, tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula.
Objetivos adecuados: Carbonato de calcio, caolín, talco, mica, wollastonita y otros polvos.
05 Modificación de intercalación
Principio: En el caso de minerales estratificados con fuerzas interlaminares débiles (como las fuerzas moleculares o de van der Waals) o cationes intercambiables, la modificación por intercalación altera las propiedades interfaciales y otras propiedades mediante intercambio iónico o reacciones químicas.
Modificadores: Agentes intercalantes orgánicos como sales de amonio cuaternario, polímeros, monómeros orgánicos, aminoácidos; agentes intercalantes inorgánicos como titanio carboxílico, óxidos metálicos, sales inorgánicas.
Factores influyentes: Propiedades de las materias primas, entorno de reacción, tipo y dosificación del agente intercalante.
Objetivos adecuados: Caolín, grafito, mica, hidrotalcita, vermiculita, rectorita, óxidos metálicos y silicatos laminares.
06 Modificación de la encapsulación
Principio: Se aplica una película uniforme y suficientemente gruesa sobre la superficie del polvo. La encapsulación del polvo involucra principalmente partículas pequeñas, lo que permite la preparación de microcápsulas compuestas inorgánicas-orgánicas y el aprovechamiento del efecto de liberación controlada de la cápsula para polvos sólidos.
Factores influyentes: La modificación de la encapsulación tiene muchas áreas de aplicación y enfoques técnicos, por lo que existen numerosos factores que influyen en ella.
Objetivos adecuados: Dióxido de titanio, pigmentos de color, hidróxido de magnesio, polifosfato de amonio (APP), fósforo rojo, retardantes de llama halogenados, fragancias, aluminio en escamas, azufre, cera, etc.
07 Modificación de superficies de alta energía
Principio: Modificación de superficies mediante radiación UV, infrarroja, descarga de corona, irradiación de plasma y radiación de haz de electrones.
Ejemplos:
- El tratamiento con plasma ArC₃H₆ a baja temperatura del carbonato de calcio mejora la adhesión interfacial con el PP.
- La irradiación infrarroja mediante injerto de poliestireno sobre superficies de negro de humo mejora la dispersión en los medios.
- La radiación de microondas y el tratamiento con plasma de aire de la sílice porosa activan la superficie, aumentan el contenido de hidroxilo y mejoran la hidratación.
Conclusión
Las técnicas de modificación de polvos abarcan métodos físicos, químicos, mecanoquímicos, de intercalación, encapsulación y de alta energía. Cada método presenta ventajas, factores influyentes y aplicaciones específicas. La selección del método adecuado requiere considerar las características del polvo, las propiedades superficiales deseadas y la aplicación prevista. Una modificación eficaz de la superficie del polvo puede mejorar significativamente la dispersión, la reactividad, la compatibilidad interfacial, el color, el brillo, la estabilidad y el rendimiento general del material en aplicaciones industriales y funcionales avanzadas.
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— Publicado por Emily Chen