Memilih dispersant yang sesuai untuk mengelakkan penggumpalan serbuk ultrahalus memerlukan pertimbangan yang menyeluruh serbuk sifat, medium penyebaran, dan keadaan pemprosesan. Berikut adalah prinsip dan strategi utama:
Pilih Jenis Penyebar Mengikut The serbuk Ciri-ciri
Caj Permukaan dan Padanan Kekutuban
Serbuk polar (seperti seramik, oksida): Lebih suka dispersan anionik (cth, natrium poliakrilat, natrium heksametafosfat) untuk mengelakkan penggumpalan serbuk ultrahalus melalui penolakan elektrostatik. Sebagai contoh, ZnO tersebar secara stabil pada pH = 5 melalui tolakan dua lapisan.
Serbuk bukan kutub (seperti graphene, karbon hitam): Gunakan dispersan bukan ionik (cth, PVP, PEG) untuk mengelakkan sentuhan melalui halangan sterik. Untuk bahan tenaga permukaan tinggi (cth, nano-silikon karbida), gabungkan kefungsian in-situ (cth, agen gandingan silane) untuk meningkatkan kekuatan penjerapan.
Saiz Zarah dan Luas Permukaan Tertentu
Serbuk nano (<100 nm): Gunakan dispersan berat molekul rendah (cth, ammonium oleate, titanates) untuk meminimumkan gangguan daripada lapisan sterik, digabungkan dengan proses dinamik (cth, bantuan ultrasonik) untuk mengekalkan penyebaran.
Serbuk mikro: Penyebar berat molekul tinggi (cth, kopolimer blok) adalah lebih berkesan, membentuk penghalang padat melalui penjerapan rantai panjang.
Medium Serakan dan Penyesuaian Persekitaran Sistem
Sistem Berair
Media kekutuban tinggi: Pilih karboksilat (cth, dispersant DA) atau fosfat (cth, natrium pirofosfat) untuk menggunakan tolakan dua lapisan elektrostatik. Sebagai contoh, zirkonium silikat tersebar secara seragam menggunakan natrium silikat dispersan pada pH = 7.
Sistem yang mengandungi elektrolit: Tambah penyerap kalis garam (cth, siloksan diubah suai polieter) untuk menghalang kekuatan ion tinggi daripada memampatkan lapisan berganda.
Sistem bukan akueus atau Berminyak
Pelarut organik (cth, etanol, aseton): Gunakan penyerap rantai hidrofobik (cth, fosfat, natrium oleat) untuk menjerap zarah melalui interaksi hidrofobik. Sebagai contoh, karbon hitam dalam dakwat sering tersebar dengan penyebar eter polioksietilena.
Sistem sensitif pH
Laraskan pH untuk mengoptimumkan penjerapan penyebaran. Sebagai contoh, aluminium oksida disebarkan dalam keadaan beralkali menggunakan triethanolamine, di mana kumpulan hidroksilnya membentuk lapisan terhidrat yang stabil dengan permukaan zarah.
Prestasi Dispersant dan Pengoptimuman Dos
Kekuatan dan Kestabilan Penjerapan
Pilih dispersan yang sepadan dengan kumpulan berfungsi pada permukaan serbuk (cth, kumpulan karboksil untuk oksida logam). Sebagai contoh, graphene membentuk penjerapan yang stabil dengan PVP selepas cantuman kumpulan karboksil melalui pengurangan pengoksidaan.
Untuk sistem suhu tinggi (cth, bahan refraktori), pilih dispersan yang stabil secara haba (cth, titanat, zirkonium aluminat) yang mengekalkan lapisan penjerapan utuh pada 500°C.
Kawalan Jumlah
Dos penyebaran biasa ialah 0.5%–3% daripada jisim serbuk. Serbuk ultrafine memerlukan dos yang lebih tinggi kerana luas permukaan spesifiknya yang lebih besar, tetapi jumlah yang berlebihan harus dielakkan kerana ia boleh meningkatkan kelikatan sistem atau merendahkan prestasi. Contohnya, menggunakan lebih daripada 5% dispersan untuk nano-SiO₂ dalam resin epoksi boleh mengurangkan salutan kekuatan.
Menggabungkan Strategi Sinergi
fizikal-kimia Gabungan: Gunakan pra-penyebaran ultrasonik (untuk memecahkan aglomerat keras) digabungkan dengan penjerapan penyebaran (untuk mengekalkan kestabilan). Sebagai contoh, serbuk mikro berlian mencapai peningkatan 60% dalam kecekapan penyebaran selepas rawatan ultrasonik diikuti dengan menambah natrium poliakrilat.
Pengadunan Berbilang Komponen: Campurkan penyebar dengan berat molekul yang berbeza (cth, PEG 200 dan PEG 4000 dalam nisbah 5:1) untuk mengoptimumkan saiz Zarah pengedaran. Sebagai contoh, barium sulfat ultrahalus tersebar dengan campuran polietilena glikol untuk pengedaran yang sempit.
Penyesuaian Senario Aplikasi dan Hubungan Proses
Sistem Penyerakan Kering
Gunakan penyebaran elektrostatik (cth, pengecasan korona) atau teknologi katil terbendalir. Penyebar harus mempunyai sifat anti-statik. Sebagai contoh, penyebaran serbuk arang batu ultrahalus bertambah baik sebanyak 40% di bawah voltan 30-50 kV.
Sistem Pengisaran Basah dan Buburan
Pilih penyerap bantuan pengisaran (cth, ammonium polyacrylate) berdasarkan proses pengisaran (cth, kilang pasir, kilang bola) untuk mengurangkan kelikatan buburan. Sebagai contoh, menambah penyebaran 0.5% semasa pengilangan bebola pengikat seramik mengurangkan saiz aglomerat kepada 0.186 μm.
Proses Pensinteran atau Pengeringan Suhu Tinggi
Untuk pengeringan beku atau pengeringan semburan, pilih dispersan yang boleh terurai (cth, derivatif kanji) untuk mengurangkan kesan sisa. Contohnya, nano-aluminium oksida menghalang penggumpalan keras semasa pengeringan beku.
Pengesahan dan Pengoptimuman
Pemantauan Masa Nyata
Gunakan penganalisis saiz zarah laser dan meter potensi Zeta untuk menilai kesan serakan dan melaraskan jenis dan kuantiti penyebaran. Sebagai contoh, buburan ATO menunjukkan serakan terbaik pada pH=11 apabila nilai mutlak potensi Zeta adalah maksimum.
Ujian Keserasian
Nilaikan kesan penyerap pada sifat produk akhir, seperti kekonduksian dan ketelusan. Sebagai contoh, sisa PVP boleh meningkatkan kerintangan buburan konduktif sebanyak 20%, memerlukan penyerakan sisa rendah.
Kesimpulan
Pemilihan bahan penyerap harus tertumpu pada interaksi serbuk, sederhana dan proses untuk mengelakkan penggumpalan serbuk ultrahalus. Utamakan padanan sifat permukaan dengan kekutuban sistem, mengoptimumkan kestabilan penjerapan melalui proses dinamik, dan memastikan penyebaran jangka panjang melalui pengadunan dan pemantauan masa nyata.
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!