¿Qué polvos necesitan modificación y por qué?

1. ¿Qué polvos requieren modificación?

Mineral Polvos: Carbonato de calcio pesado, carbonato de calcio ligero, nanocarbonato de calcio, polvo de cuarzo, micropulvo de sílice, talco, caolín, bentonita, polvo de mica, wollastonita, polvo de dolomita, polvo de barita, sulfato de bario precipitado, nanosulfato de bario, diatomita, atapulgita, halloysita, polvo de turmalina, polvo de yeso, etc.
Polvos funcionales: Dióxido de titanio (TiO₂), óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, óxido de hierro marrón, negro de hierro, mica perlada, negro de humo blanco, negro de humo, óxido de zinc nano, microesferas de vidrio huecas, filamentos de sulfato de calcio, filamentos de carbonato de calcio, silicato de calcio activo, polvo de zinc en escamas, pigmento antioxidante de tripolifosfato de aluminio, etc.
Polvos ignífugos: Hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, etc.
Polvos cerámicos: Alúmina, zirconia, nitruro de aluminio, nitruro de silicio, carburo de silicio, titanato de bario, titanato de estroncio, titanato de magnesio, serie de titanato de zinc, cordierita, polvo de forsterita, etc.
Polvos magnéticos: Polvo magnético de NdFeB, ferrita de estroncio/bario, Fe-Si-Al, polvo de hierro carbonilo y otros polvos magnéticos blandos, nanomagnetita (Fe₃O₄), etc.
Materiales de carbono: Grafito, polvo de grafeno, polvo de fibra de carbono, nanotubos de carbono, etc.
Nuevos polvos energéticos: Materiales ternarios, fosfato de hierro y litio, óxido de cobalto y litio, grafito natural/artificial, ánodos a base de silicio, titanato de litio, vermiculita, hexafluorofosfato de litio, grafito expandible, borato de zinc, polvo de plata, etc.
Polvos metálicos: Polvo de aluminio, polvo de zinc, polvo de cobre, polvo de hierro, etc.
Materias primas cosméticas: Dióxido de silicio, dióxido de titanio, óxido de zinc, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, óxido de hierro negro, óxido de cromo verde, ultramar, violeta de manganeso, hidroxiapatita, etc.
Rellenos conductores térmicos: Polvo de oro, polvo de plata, polvo de cobre, polvo de estaño, nanocables metálicos, alúmina, nitruro de boro hexagonal, carburo de silicio, óxido de zinc, nanodiamante, etc.
Polvos de la medicina tradicional china: Polvos para tabletas, polvos de extractos, polvos de hierbas crudas.

Máquina de recubrimiento de polvo ultrafino

2. ¿Por qué? Modificar polvos?

Los polvos inorgánicos son hidrófilos y altamente polares. Presentan escasa compatibilidad con matrices orgánicas como plásticos, caucho y resinas. Su uso directo puede provocar una degradación de su rendimiento. Por lo tanto, es necesario modificarlos.

Mejora la dispersibilidad y previene la aglomeración.
Los polvos inorgánicos poseen una gran superficie específica y tienden a aglomerarse fácilmente. La aglomeración puede generar defectos, reducir la resistencia del material y empeorar su apariencia. Tras la modificación, los polvos se dispersan uniformemente sin formar grumos.
Mejora la compatibilidad con matrices orgánicas
Las superficies de los polvos son hidrófilas (polares), mientras que los plásticos, el caucho y las resinas son hidrófobos (no polares). La mezcla directa produce una unión interfacial deficiente, como si se mezclara arena con mantequilla. Tras la modificación, las superficies de los polvos se vuelven oleofílicas y se adhieren firmemente a la resina.
Aumentar la unión interfacial y mejorar las propiedades mecánicas.
Los polvos modificados pueden formar enlaces químicos o adsorberse fuertemente con las resinas. Esto mejora significativamente la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto, la resistencia a la flexión, la dureza y la resistencia al desgaste.
Reducir la absorción de aceite y mejorar la procesabilidad.
Los polvos sin modificar absorben mucho aceite, lo que provoca un aumento repentino de la viscosidad de la resina, dificultando el procesamiento y limitando la cantidad de carga de relleno. Tras la modificación, la absorción de aceite disminuye, lo que permite una mayor cantidad de carga de relleno y menores costes.
Mejora la resistencia a la intemperie, al agua y a la corrosión.
Reduce la absorción de agua del polvo, mejora la resistencia del recubrimiento a los ácidos y álcalis, y aumenta la resistencia al envejecimiento y al amarilleamiento.
Mejora del rendimiento eléctrico y térmico
Mejora el aislamiento, aumenta la conductividad térmica (para rellenos térmicamente conductores) e incrementa la resistencia a la llama (para hidróxido de magnesio/aluminio).
Mejora el brillo, la textura y el color de la superficie.
Se utiliza habitualmente en recubrimientos y plásticos, lo que da como resultado propiedades táctiles más suaves, brillantes y agradables.
Prevenir la oxidación, la autoignición o las reacciones
Especialmente en el caso de polvos metálicos (aluminio, zinc), la modificación previene la oxidación y la autoignición, mejorando la estabilidad durante el almacenamiento.
Cumplir con los requisitos funcionales especiales
Lograr hidrofobicidad, oleofobicidad, propiedades antibacterianas, comportamiento antiestático, estabilidad magnética y biocompatibilidad (para polvos médicos).

Resumen: La modificación permite que los polvos se dispersen mejor, tengan mayor compatibilidad, una unión más fuerte, una mayor carga de relleno, menores costos y un rendimiento general mejorado.

3. Métodos y equipos para la modificación de polvos

Los métodos de modificación de polvos se pueden dividir en enfoques químicos, físicos y mecanoquímicos:

3.1 Modificación química

Agente de acoplamiento de silano: Introduce grupos organosilícicos en la superficie del polvo para mejorar la hidrofobicidad y la compatibilidad con las resinas.
Modificación del éster de titanato/zirconato: Mejora la actividad superficial, la unión interfacial y la dispersibilidad.
Tratamiento ácido/base: Elimina las impurezas de la superficie mediante lavado con ácido o álcali y aumenta los sitios activos.
Recubrimiento de superficie: Deposita una capa de material funcional (por ejemplo, hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, dióxido de silicio) sobre el polvo para lograr resistencia a la llama, resistencia a la corrosión o hidrofobicidad.

3.2 Modificación física

Calcinación a alta temperatura/Tratamiento térmico: Modifica la estructura superficial del polvo, mejorando su fluidez y dispersión.
Tratamiento con plasma: Forma grupos funcionales en la superficie del polvo, mejorando la hidrofilicidad o la oleofilicidad.

3.3 Modificación mecanoquímica

La energía mecánica activa las superficies de polvo y mejora la reactividad utilizando equipos como: Máquinas de recubrimiento de tres rodillos, máquinas de recubrimiento de molino de pasadores y máquinas de recubrimiento de molino turbo.. Esto es especialmente importante para la preparación de nanomateriales. Los diferentes polvos y aplicaciones requieren diferentes tipos de equipos de modificación:

Máquina de recubrimiento de tres rodillos (Máquina de recubrimiento de tres rodillos)

Principio y características: El polvo se somete continuamente a corte, presión e impacto entre tres rodillos. Esto permite una mezcla homogénea del polvo y el modificador, así como un recubrimiento uniforme.
Polvos aplicables: Carbonato de calcio pesado/ligero, talco, negro de humo blanco, nanopartículas, etc.
Fines de modificación:
- Mejorar la uniformidad de la superficie del polvo
- Mejora la compatibilidad con resinas, caucho y plásticos.
- Reducir la absorción de aceite y mejorar la fluidez.
Operación típica: Los polvos se mezclan con modificadores líquidos o semilíquidos y se introducen en la máquina de tres rodillos. Múltiples ciclos de prensado y cizallamiento garantizan un recubrimiento uniforme sobre la superficie del polvo.

Máquina de recubrimiento con molino de pasadores (Máquina de recubrimiento por fresado de pines)

Principio y características: El polvo se somete a fuertes impactos, cizallamiento y un flujo de aire a alta velocidad entre placas giratorias. Las partículas de polvo se recubren de manera uniforme, y además se puede lograr la clasificación del tamaño de partícula y el control de la finura.
Polvos aplicables: Carbonato de calcio pesado/ligero, talco, micropartículas de sílice, dióxido de titanio, polvos de óxido activo.
Fines de modificación:
- Recubrimiento rápido de superficies
- Mejora la dispersibilidad y previene la aglomeración.
- Mejora la unión interfacial con matrices orgánicas.
Operación típica: El polvo y el modificador se introducen simultáneamente en el molino de agujas. La rotación a alta velocidad y el impacto de las placas de agujas crean un tratamiento superficial uniforme, completando la dispersión y la modificación en una sola pasada.

Máquina de recubrimiento Turbo Mill (Máquina de recubrimiento Turbo Mill)

Principio y características: Dentro del molino turbo, los polvos se someten a colisiones y cizallamiento bajo un flujo de aire a alta velocidad y la acción de los impulsores. Los modificadores se aplican mediante pulverización o atomización. Este método también permite la molienda ultrafina en seco y la clasificación de partículas.
Polvos aplicables: Sulfato de bario nanométrico, micropartículas de sílice, negro de humo, dióxido de titanio, óxido de zinc, cargas termoconductoras, polvos metálicos y otros polvos de alta gama.
Fines de modificación:
- Lograr un recubrimiento superficial fino para garantizar la dispersión de polvos a nanoescala.
- Mejorar la estabilidad térmica, la resistencia a la llama o la conductividad térmica.
- Permite una modificación en seco de alta precisión y eficiencia energética.
Operación típica: Los polvos circulan en un flujo de aire a alta velocidad mientras se pulveriza un líquido modificador atomizado. Se forma una capa uniforme. El tamaño de las partículas se puede ajustar mediante un clasificador de flujo de aire.

Guía para la selección de equipos de modificación

Tipo polvo	Máquina de recubrimiento típica	Principales objetivos de modificación
Carbonato de calcio, talco, negro de humo blanco	Máquina de recubrimiento de tres rodillos	Recubrimiento superficial uniforme, reduce la absorción de aceite, mejora la dispersión.
Polvos funcionales, dióxido de titanio	Máquina de recubrimiento con molino de pasadores	Recubrimiento rápido, mejora de la dispersibilidad, previene la aglomeración, mejora la unión interfacial.
Nanopartículas, rellenos conductores térmicos, polvos metálicos	Máquina de recubrimiento Turbo Mill	Recubrimiento fino, mejora del rendimiento funcional, modificación en seco eficiente

Conclusión

Mediante máquinas de recubrimiento de tres rodillos, molinos de pines y turbomolinos, se puede lograr una modificación superficial de alta uniformidad, una mejor dispersión y compatibilidad con las matrices, una menor absorción de aceite y un rendimiento mecánico y funcional optimizado. Cada tamaño de polvo y requisito de modificación requiere un equipo diferente. En la industria, la selección del equipo se basa en el tipo de polvo, la aplicación y la capacidad de producción.

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— Publicado por Emily Chen