Surfaktan secara signifikan mempengaruhi perilaku aglomerasi bubuk. Mereka mengubah sifat antarmuka, keseimbangan gaya, dan lingkungan medium partikel serbuk. Mekanisme spesifiknya dapat dibagi menjadi lima aspek:
Modifikasi Adsorpsi dan Pengurangan Energi Permukaan
Surfaktan menyerap ke permukaan bubuk. Hal ini menurunkan energi permukaan dan menekan bubuk aglomerasi. Mekanismenya meliputi:
Penahan Kelompok Hidrofobik: Kelompok hidrofobik terikat pada permukaan. Kelompok hidrofilik berorientasi ke arah medium. Ini membentuk lapisan adsorpsi terarah. Ini mengurangi tarikan van der Waals antar partikel.
Pengaturan Muatan: Surfaktan ionik (misalnya, SDS) mengisi permukaan serbuk. Hal ini meningkatkan tolakan elektrostatik. Misalnya, surfaktan anionik meningkatkan potensi Zeta dari serbuk ultrafine. kalsium karbonatHal ini meningkatkan gaya tolak antar partikel.
Optimasi Kebasahan Permukaan: Surfaktan non-ionik (misalnya, PEG, Tw-80) menyerap melalui ikatan hidrogen. Surfaktan ini membentuk lapisan pelindung hidrofilik. Hal ini meningkatkan daya basah bubuk dalam fase cair. Surfaktan ini mengurangi gaya kapiler selama pengeringan dan mencegah penggumpalan keras.
Penghalang Sterik dan Stabilisasi Misel
Penghalang Rantai Polimer: Surfaktan polimer (misalnya, PVA) membentuk rantai panjang di permukaan. Rantai ini mencegah partikel mendekat melalui tolakan entropi.
Enkapsulasi Misel: Bila konsentrasi surfaktan melebihi konsentrasi misel kritis (CMC), misel terbentuk. Misel ini membungkus partikel dan mengisolasinya. Ini mencegah kontak langsung. Misalnya, misel dalam metode mikroemulsi membatasi pertumbuhan nanopartikel dan mencegah penggumpalan.
Menekan Kekuatan Kapiler selama Pengeringan
Selama pengeringan, surfaktan mengurangi penggumpalan yang disebabkan oleh jembatan cairan. Mekanismenya meliputi:
Pengaturan Struktur Pori: Surfaktan menyerap pada permukaan bagian dalam pori-pori bubuk. Surfaktan mengubah struktur pori dan distribusi ukuran. Hal ini menurunkan tekanan kapiler. Eksperimen menunjukkan bahwa surfaktan membuat distribusi ukuran pori bubuk aluminium hidroksida lebih seragam. Hal ini mengurangi gaya kapiler dan mengurangi penggumpalan.
Penggantian Pelarut: Surfaktan nonpolar (misalnya, tert-butanol) menggantikan molekul air. Hal ini mengurangi ikatan hidrogen. Setelah pengeringan beku vakum, dispersi bubuk dapat mencapai 91,2%.
Efek Spesifik Jenis dan Struktur
Surfaktan yang berbeda memiliki efek penghambatan yang berbeda secara signifikan terhadap aglomerasi karena perbedaan bahan kimia struktur:
| Jenis | Zat representatif | Karakteristik fungsi | Skenario yang berlaku |
| Anionik | SDS, natrium dodecyl sulfat | Meningkatkan tolakan elektrostatik, cocok untuk sistem berair. Penggunaan berlebihan dapat memperburuk penggumpalan karena efek elektrolit | Kalsium karbonat, bubur keramik |
| Nonionik | PEG, TW-80 | Hambatan sterik adalah faktor utama, ketahanan asam dan alkali: stabilitas adsorpsi tinggi pada suhu tinggi | Pengeringan suhu tinggi, sistem biokompatibel |
| Kationik | Bahasa Indonesia: CTAB | Mudah menyerap partikel bermuatan negatif, tetapi dapat menyebabkan flokulasi karena netralisasi muatan | Bubuk oksida spesifik (seperti YMn:O:) |
| Sistem gabungan | SDS+PEG | Efek sinergis: stabilitas ganda hambatan elektrostatik dan sterik, dan efek dispersi lebih baik daripada komponen tunggal | Bubur dengan kandungan padatan tinggi, redispersi bubuk nano |
Misalnya, hidroksiapatit (HAP) yang dimodifikasi dengan asam sitrat (agen khelasi) membentuk partikel seragam berbentuk bola, sedangkan nonilfenol polioksietilen eter mengurangi stabilitas HAP.
Kontrol Proses Dinamis dan Kemampuan Beradaptasi Proses
Pencocokan Laju Pengeringan: Kecepatan migrasi surfaktan harus sesuai dengan laju pengeringan. Selama pengeringan cepat, zat pembasah (misalnya, alkinediol) dapat meningkatkan distribusi yang seragam pada antarmuka partikel.
Responsivitas Lingkungan: Surfaktan yang peka terhadap pH (misalnya, poliakrilamida) akan terprotonasi dan kehilangan efektivitasnya dalam lingkungan asam. Penyangga pH diperlukan untuk kompatibilitas.
Strategi Optimasi dan Parameter Utama
Inti dari penghambatan surfaktan terhadap penggumpalan serbuk terletak pada pengurangan energi permukaan, pengenalan gaya tolak, dan pengaturan struktur antarmuka. Dalam aplikasi praktis, faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan:
Pencocokan Pemilihan: Pilih surfaktan dengan nilai HLB yang sesuai berdasarkan polaritas bubuk (hidrofilik/hidrofobik).
Kontrol Konsentrasi: Konsentrasi surfaktan harus melebihi CMC untuk membentuk misel. Namun, kelebihan surfaktan dapat menyebabkan flokulasi jembatan (misalnya, dispersan polimer).
Sinergi Proses: Kombinasikan dengan dispersi ultrasonik dan agen anti-penggumpalan (misalnya, nano-SiO₂) untuk meningkatkan kemampuan dispersi ulang.
Kombinasi surfaktan anionik dan non-ionik dapat menghasilkan efek sinergis, yang menyeimbangkan stabilitas elektrostatik dan sterik. Pendekatan ini merupakan solusi efektif untuk mengatasi kesulitan dalam mendispersikan kembali serbuk ultrafine (misalnya, nano-kalsium karbonat, barium titanat) setelah pengeringan.
Bubuk Epik
Epic Powder, 20+ tahun pengalaman kerja di industri bubuk ultrafine. Secara aktif mempromosikan pengembangan bubuk ultra-fine di masa depan, dengan fokus pada proses penghancuran, penggilingan, pengklasifikasian, dan modifikasi bubuk ultra-fine. Hubungi kami untuk konsultasi gratis dan solusi yang disesuaikan! Tim ahli kami berdedikasi untuk menyediakan produk dan layanan berkualitas tinggi guna memaksimalkan nilai pemrosesan bubuk Anda. Epic Powder—Ahli Pemrosesan Bubuk Tepercaya Anda!