Surfaktan memberi kesan ketara kepada tingkah laku penggumpalan serbuk. Mereka mengubah sifat antara muka, keseimbangan daya, dan persekitaran sederhana zarah serbuk. Mekanisme khusus boleh dibahagikan kepada lima aspek:
Pengubahsuaian Penjerapan dan Pengurangan Tenaga Permukaan
Surfaktan menjerap pada permukaan serbuk. Ini merendahkan tenaga permukaan dan menekan serbuk penggumpalan. Mekanisme termasuk:
Penambat Kumpulan Hidrofobik: Kumpulan hidrofobik mengikat ke permukaan. Kumpulan hidrofilik berorientasikan ke arah medium. Ini membentuk lapisan penjerapan berarah. Ia mengurangkan tarikan van der Waals antara zarah.
Peraturan Caj: Surfaktan ionik (cth, SDS) mengecas permukaan serbuk. Ini meningkatkan tolakan elektrostatik. Sebagai contoh, surfaktan anionik meningkatkan potensi Zeta ultrafine kalsium karbonat. Ini meningkatkan daya tolakan antara zarah.
Pengoptimuman Kebolehbasahan Permukaan: Surfaktan bukan ionik (cth, PEG, Tw-80) menjerap melalui ikatan hidrogen. Mereka membentuk lapisan pelindung hidrofilik. Ini meningkatkan kebolehbasahan serbuk dalam fasa cecair. Ia mengurangkan daya kapilari semasa pengeringan dan menghalang penggumpalan keras.
Halangan Sterik dan Penstabilan Micelle
Penghalang Rantaian Polimer: Surfaktan polimer (cth, PVA) membentuk rantai lanjutan di permukaan. Rantai ini menghalang zarah daripada menghampiri melalui tolakan entropi.
Enkapsulasi Micelle: Apabila kepekatan surfaktan melebihi kepekatan misel kritikal (CMC), misel terbentuk. Misel ini membungkus zarah, mengasingkannya. Ini menghalang sentuhan langsung. Contohnya, misel dalam kaedah mikroemulsi mengehadkan pertumbuhan zarah nano dan menghalang penggumpalan.
Menekan Daya Kapilari semasa Pengeringan
Semasa pengeringan, surfaktan mengurangkan aglomerasi yang disebabkan oleh jambatan cecair. Mekanisme termasuk:
Peraturan Struktur Liang: Surfaktan menjerap pada permukaan dalaman liang serbuk. Mereka mengubah struktur liang dan pengedaran saiz. Ini mengurangkan tekanan kapilari. Eksperimen menunjukkan bahawa surfaktan menjadikan taburan saiz liang serbuk aluminium hidroksida lebih seragam. Ini mengurangkan daya kapilari dan mengurangkan aglomerasi.
Penggantian Pelarut: Surfaktan bukan kutub (cth, tert-butanol) menggantikan molekul air. Ini mengurangkan ikatan hidrogen. Selepas pengeringan beku vakum, penyebaran serbuk boleh mencapai 91.2%.
Kesan khusus Jenis dan Struktur
Surfaktan yang berbeza mempunyai kesan perencatan yang berbeza dengan ketara pada aglomerasi disebabkan oleh perbezaan dalam kimia struktur:
| taip | Bahan perwakilan | Ciri-ciri fungsi | Senario yang berkenaan |
| Anionik | SDS, natrium dodesil sulfat | Meningkatkan daya tolakan elektrostatik, sesuai untuk sistem akueus. Penggunaan yang berlebihan boleh memburukkan aglomerasi akibat kesan elektrolit | Kalsium karbonat, buburan seramik |
| Bukan ionik | PEG, TW-80 | Halangan sterik adalah faktor utama, rintangan asid dan alkali: kestabilan penjerapan yang tinggi pada suhu tinggi | Pengeringan suhu tinggi, sistem biokompatibel |
| kationik | CTAB | Mudah untuk menjerap zarah bercas negatif, tetapi boleh menyebabkan pemberbukuan akibat peneutralan cas | Serbuk oksida khusus (seperti YMn:O:) |
| Sistem kompaun | SDS+PEG | Kesan sinergistik: kestabilan dwi halangan elektrostatik dan sterik, dan kesan penyebaran lebih baik daripada satu komponen | Buburan kandungan pepejal tinggi, penyebaran semula serbuk nano |
Sebagai contoh, hidroksiapatit (HAP) diubah suai dengan asid sitrik (agen pengkelat) membentuk zarah seragam sfera, manakala eter polioksietilena bukan nilfenol mengurangkan kestabilan HAP.
Kawalan Proses Dinamik dan Kebolehsuaian Proses
Padanan Kadar Pengeringan: Kelajuan penghijrahan surfaktan mesti sepadan dengan kadar pengeringan. Semasa pengeringan cepat, agen pembasahan (cth, alkynediol) boleh menggalakkan pengedaran seragam pada antara muka zarah.
Responsif Persekitaran: Surfaktan sensitif pH (cth, polyacrylamide) menjadi terprotonasi dan kehilangan keberkesanan dalam persekitaran berasid. Penampan pH diperlukan untuk keserasian.
Strategi Pengoptimuman dan Parameter Utama
Teras perencatan surfaktan aglomerasi serbuk terletak pada mengurangkan tenaga permukaan, memperkenalkan daya tolakan, dan mengawal selia struktur antara muka. Dalam aplikasi praktikal, faktor berikut mesti dipertimbangkan:
Padanan Pemilihan: Pilih surfaktan dengan nilai HLB yang sesuai berdasarkan kekutuban serbuk (hidrofilik/hidrofobik).
Kawalan Kepekatan: Kepekatan surfaktan harus melebihi CMC untuk membentuk misel. Walau bagaimanapun, surfaktan yang berlebihan boleh menyebabkan pemberbukuan jambatan (cth, dispersan polimer).
Sinergi Proses: Gabungkan dengan serakan ultrasonik dan agen anti-caking (cth, nano-SiO₂) untuk meningkatkan kebolehserakan semula.
Gabungan surfaktan anionik dan bukan ionik boleh menghasilkan kesan sinergistik, mengimbangi kedua-dua kestabilan elektrostatik dan sterik. Pendekatan ini adalah penyelesaian yang berkesan untuk mengatasi kesukaran menyebarkan semula serbuk ultrahalus (cth, nano-kalsium karbonat, barium titanat) selepas pengeringan.
Bedak Epik
Serbuk Epik, 20+ tahun pengalaman kerja dalam industri serbuk ultrahalus. Secara aktif menggalakkan pembangunan serbuk ultra-halus masa hadapan, memfokuskan pada proses penghancuran, pengisaran, pengelasan dan pengubahsuaian serbuk ultra-halus. Hubungi kami untuk perundingan percuma dan penyelesaian tersuai! Pasukan pakar kami berdedikasi untuk menyediakan produk dan perkhidmatan berkualiti tinggi untuk memaksimumkan nilai pemprosesan serbuk anda. Serbuk Epik—Pakar Pemprosesan Serbuk Dipercayai Anda!