1. Quali polveri richiedono modifiche?
- Minerale Polveri: Carbonato di calcio pesante, carbonato di calcio leggero, nano carbonato di calcio, polvere di quarzo, micropolveri di silice, talco, caolino, bentonite, polvere di mica, wollastonite, polvere di dolomite, polvere di barite, solfato di bario precipitato, nano solfato di bario, diatomite, attapulgite, halloysite, polvere di tormalina, polvere di gesso, ecc.
- Polveri funzionali: Biossido di titanio (TiO₂), ossido di ferro rosso, ossido di ferro giallo, ossido di ferro marrone, nero di ferro, mica perlata, nero di carbonio bianco, nero di carbonio, ossido di zinco nano, microsfere di vetro cave, baffi di solfato di calcio, baffi di carbonato di calcio, silicato di calcio attivo, polvere di zinco in scaglie, pigmento antiruggine tripolifosfato di alluminio, ecc.
- Polveri ignifughe: Idrossido di magnesio, idrossido di alluminio, ecc.
- Polveri ceramiche: Allumina, zirconia, nitruro di alluminio, nitruro di silicio, carburo di silicio, titanato di bario, titanato di stronzio, titanato di magnesio, serie di titanato di zinco, cordierite, polvere di forsterite, ecc.
- Polveri magnetiche: Polvere magnetica NdFeB, ferrite di stronzio/bario, Fe-Si-Al, polvere di ferro carbonilico e altre polveri magnetiche dolci, nano magnetite (Fe₃O₄), ecc.
- Materiali a base di carbonio: Grafite, polvere di grafene, polvere di fibra di carbonio, nanotubi di carbonio, ecc.
- Nuove polveri energetiche: Materiali ternari, fosfato di litio e ferro, ossido di litio e cobalto, grafite naturale/artificiale, anodi a base di silicio, titanato di litio, vermiculite, esafluorofosfato di litio, grafite espandibile, borato di zinco, polvere d'argento, ecc.
- Polveri metalliche: Polvere di alluminio, polvere di zinco, polvere di rame, polvere di ferro, ecc.
- Materie prime cosmetiche: Biossido di silicio, biossido di titanio, ossido di zinco, ossido di ferro rosso, ossido di ferro giallo, ossido di ferro nero, ossido di cromo verde, oltremare, violetto di manganese, idrossiapatite, ecc.
- Materiali di riempimento termoconduttivi: Polvere d'oro, polvere d'argento, polvere di rame, polvere di stagno, nanofili metallici, allumina, nitruro di boro esagonale, carburo di silicio, ossido di zinco, nanodiamante, ecc.
- Polveri della medicina tradizionale cinese: Polveri in compresse, polveri di estratti, polveri di erbe grezze.
2. Perché Modificare le polveri?
Le polveri inorganiche sono idrofile e altamente polari. Hanno una scarsa compatibilità con matrici organiche come plastica, gomma e resine. L'utilizzo diretto può portare a un degrado delle prestazioni. Pertanto, è necessaria una modifica.
- Migliorare la disperdibilità e prevenire l'agglomerazione
Le polveri inorganiche hanno un'ampia superficie specifica e tendono a formare facilmente agglomerati. L'agglomerazione può creare difetti, ridurre la resistenza del materiale e peggiorarne l'aspetto. Dopo la modifica, le polveri risultano disperse uniformemente senza formare grumi. - Migliorare la compatibilità con le matrici organiche
Le superfici delle polveri sono idrofile (polari), mentre le materie plastiche, la gomma e le resine sono idrofobe (non polari). La miscelazione diretta produce un legame interfacciale scadente, come "sabbia mescolata con burro". Dopo la modifica, le superfici delle polveri diventano oleofile e si legano saldamente alla resina. - Aumentare l'adesione interfacciale e migliorare le proprietà meccaniche
Le polveri modificate possono formare legami chimici o un forte adsorbimento con le resine. Ciò migliora significativamente la resistenza alla trazione, la resistenza all'urto, la resistenza alla flessione, la durezza e la resistenza all'usura. - Ridurre l'assorbimento di olio e migliorare la lavorabilità
Le polveri non modificate assorbono una grande quantità di olio, causando un picco nella viscosità della resina, il che rende difficile la lavorazione e limita il carico di riempitivo. Dopo la modifica, l'assorbimento di olio diminuisce, consentendo un maggiore carico di riempitivo e costi inferiori. - Migliorare la resistenza agli agenti atmosferici, all'acqua e alla corrosione.
Riduce l'assorbimento d'acqua della polvere, migliora la resistenza del rivestimento agli acidi e agli alcali e aumenta la resistenza all'invecchiamento e all'ingiallimento. - Migliorare le prestazioni elettriche e termiche
Migliora l'isolamento, aumenta la conduttività termica (per i materiali di riempimento termicamente conduttivi) e incrementa la resistenza alla fiamma (per l'idrossido di magnesio/alluminio). - Migliora la lucentezza, la sensazione al tatto e il colore della superficie.
Comunemente utilizzato in rivestimenti e materie plastiche, conferisce alle superfici un aspetto più liscio, brillante e piacevole al tatto. - Prevenire l'ossidazione, l'autoaccensione o le reazioni
In particolare per le polveri metalliche (alluminio, zinco), la modifica previene l'ossidazione e l'autoaccensione, migliorando la stabilità durante lo stoccaggio. - Soddisfare i requisiti funzionali speciali
Conseguire idrofobicità, oleofobicità, proprietà antibatteriche, comportamento antistatico, stabilità magnetica e biocompatibilità (per polveri medicali).
Riepilogo: La modifica consente alle polveri di disperdersi meglio, di avere una maggiore compatibilità, un legame più forte, un maggiore carico di riempitivo, costi inferiori e prestazioni complessive migliori.
3. Metodi e attrezzature per la modifica delle polveri
I metodi di modifica delle polveri possono essere suddivisi in approcci chimici, fisici e meccanici:
3.1 Modifica chimica
- Agente di accoppiamento silanico: Introduce gruppi organosilicici sulla superficie della polvere per migliorarne l'idrofobicità e la compatibilità con le resine.
- Modifica dell'estere titanato/zirconato: Migliora l'attività superficiale, il legame interfacciale e la disperdibilità.
- Trattamento acido/base: Rimuove le impurità superficiali tramite lavaggio acido o alcalino e aumenta i siti attivi.
- Rivestimento superficiale: Deposita uno strato di materiale funzionale (ad esempio, idrossido di alluminio, idrossido di magnesio, biossido di silicio) sulla polvere per conferirle proprietà ignifughe, di resistenza alla corrosione o idrofobiche.
3.2 Modifica fisica
- Calcinazione ad alta temperatura/Trattamento termico: Modifica la struttura superficiale della polvere, migliorandone la fluidità e la disperdibilità.
- Trattamento al plasma: Forma gruppi funzionali sulla superficie della polvere, migliorandone l'idrofilia o l'oleofilia.
3.3 Modificazione meccanico-chimica
L'energia meccanica attiva le superfici delle polveri e ne migliora la reattività utilizzando apparecchiature come Macchine per la spalmatura a tre rulli, macchine per la spalmatura a perni e macchine per la spalmatura a turbina.. Ciò è particolarmente importante per la preparazione dei nanomateriali. Polveri e applicazioni diverse richiedono apparecchiature di modifica differenti:
Macchina di rivestimento a tre rulli (Macchina di rivestimento a tre rulli)
- Principio e caratteristiche: La polvere viene continuamente tagliata, compressa e impattata tra tre rulli. Ciò consente una miscelazione accurata della polvere e del modificatore e un rivestimento uniforme.
- Polveri applicabili: Carbonato di calcio pesante/leggero, talco, nerofumo bianco, nanoparticelle, ecc.
- Scopi di modifica:
- Migliorare l'uniformità della superficie della polvere
- Migliora la compatibilità con resine, gomma e plastica.
- Ridurre l'assorbimento di olio e migliorare la fluidità
- Funzionamento tipico: Le polveri vengono miscelate con modificatori liquidi o semiliquidi e introdotte nella macchina a tre rulli. Cicli multipli di pressatura e taglio assicurano un rivestimento uniforme sulla superficie della polvere.
Macchina per rivestimento di perni (Macchina per rivestimento a mulino a perni)
- Principio e caratteristiche: La polvere viene sottoposta a forti impatti, forze di taglio e flussi d'aria ad alta velocità tra piastre rotanti. Le particelle di polvere vengono rivestite in modo uniforme, consentendo anche la classificazione granulometrica e il controllo della finezza.
- Polveri applicabili: Carbonato di calcio pesante/leggero, talco, micropolveri di silice, biossido di titanio, polveri di ossido attivo.
- Scopi di modifica:
- rivestimenti superficiali rapidi
- Migliorare la disperdibilità e prevenire l'agglomerazione
- Migliorare il legame interfacciale con matrici organiche
- Funzionamento tipico: La polvere e il modificatore vengono alimentati simultaneamente nel mulino a perni. La rotazione ad alta velocità e l'impatto delle piastre a perni creano un trattamento superficiale uniforme, completando la dispersione e la modifica in un unico passaggio.
Macchina di rivestimento Turbo Mill (Macchina di rivestimento Turbo Mill)
- Principio e caratteristiche: All'interno del mulino turbo, le polveri sono soggette a collisioni e forze di taglio generate da un flusso d'aria ad alta velocità e da giranti. Gli additivi vengono applicati tramite nebulizzazione o atomizzazione. Questo metodo consente anche la macinazione ultrafine a secco e la classificazione delle particelle.
- Polveri applicabili: Nano solfato di bario, micropolveri di silice, nerofumo, biossido di titanio, ossido di zinco, cariche termoconduttive, polveri metalliche e altre polveri di alta qualità.
- Scopi di modifica:
- Realizzare un rivestimento superficiale fine per garantire la disperdibilità delle polveri su scala nanometrica
- Migliorare la stabilità termica, la resistenza alla fiamma o la conduttività termica
- Consente la modifica a secco ad alta precisione ed efficienza energetica
- Funzionamento tipico: Le polveri circolano in un flusso d'aria ad alta velocità mentre un liquido modificatore atomizzato viene spruzzato. Si forma un rivestimento uniforme. La granulometria può essere regolata tramite un classificatore di flusso d'aria.
Guida alla selezione delle attrezzature di modifica
| Tipo di polvere | Macchina di rivestimento tipica | Obiettivi principali della modifica |
|---|---|---|
| Carbonato di calcio, talco, nerofumo bianco | Macchina di rivestimento a tre rulli | Rivestimento superficiale uniforme, riduzione dell'assorbimento di olio, miglioramento della disperdibilità |
| Polveri funzionali, biossido di titanio | Macchina per rivestimento di perni | Rivestimento rapido, migliora la disperdibilità, previene l'agglomerazione, migliora l'adesione interfacciale |
| Polveri nanometriche, cariche termoconduttive, polveri metalliche | Macchina di rivestimento Turbo Mill | Rivestimento fine, miglioramento delle prestazioni funzionali, modifica a secco efficiente |
Conclusione
Utilizzando macchine per la spalmatura a tre rulli, a perni e a turbina, è possibile ottenere una modifica superficiale delle polveri altamente uniforme, una migliore disperdibilità e compatibilità con le matrici, un ridotto assorbimento di olio e prestazioni meccaniche e funzionali superiori. A seconda delle dimensioni delle polveri e delle esigenze di modifica, sono adatte apparecchiature diverse. Nell'industria, la scelta delle apparecchiature si basa sul tipo di polvere, sull'applicazione e sulla capacità produttiva.
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— Pubblicato da Emily Chen