1. Quais pós requerem modificação?
- Mineral Pós: Carbonato de cálcio pesado, carbonato de cálcio leve, nanocarbonato de cálcio, pó de quartzo, micropó de sílica, talco, caulim, bentonita, pó de mica, wollastonita, pó de dolomita, pó de barita, sulfato de bário precipitado, nanosulfato de bário, diatomita, atapulgita, haloisita, pó de turmalina, pó de gesso, etc.
- Pós funcionais: Dióxido de titânio (TiO₂), óxido de ferro vermelho, óxido de ferro amarelo, óxido de ferro marrom, negro de ferro, mica perolada, negro de fumo branco, negro de fumo, nano óxido de zinco, microesferas de vidro ocas, fibras de sulfato de cálcio, fibras de carbonato de cálcio, silicato de cálcio ativo, pó de zinco em flocos, pigmento antiferrugem tripolifosfato de alumínio, etc.
- Pós retardantes de chama: Hidróxido de magnésio, hidróxido de alumínio, etc.
- Pós cerâmicos: Alumina, zircônia, nitreto de alumínio, nitreto de silício, carbeto de silício, titanato de bário, titanato de estrôncio, titanato de magnésio, titanato de zinco, cordierita, pó de forsterita, etc.
- Pós magnéticos: Pó magnético de NdFeB, ferrita de estrôncio/bário, Fe-Si-Al, pó de ferro carbonil e outros pós magnéticos macios, nanomagnetita (Fe₃O₄), etc.
- Materiais de carbono: Grafite, pó de grafeno, pó de fibra de carbono, nanotubos de carbono, etc.
- Novos pós energéticos: Materiais ternários, fosfato de ferro-lítio, óxido de lítio-cobalto, grafite natural/artificial, ânodos à base de silício, titanato de lítio, vermiculita, hexafluorofosfato de lítio, grafite expansível, borato de zinco, pó de prata, etc.
- Pós metálicos: Pó de alumínio, pó de zinco, pó de cobre, pó de ferro, etc.
- Matérias-primas cosméticas: Dióxido de silício, dióxido de titânio, óxido de zinco, óxido de ferro vermelho, óxido de ferro amarelo, óxido de ferro preto, óxido de cromo verde, ultramarino, violeta de manganês, hidroxiapatita, etc.
- Materiais de enchimento termicamente condutores: Pó de ouro, pó de prata, pó de cobre, pó de estanho, nanofios metálicos, alumina, nitreto de boro hexagonal, carbeto de silício, óxido de zinco, nanodiamante, etc.
- Pós da Medicina Tradicional Chinesa: Comprimidos em pó, extratos em pó, ervas em pó.
2. Por quê? Pós Modificados?
Os pós inorgânicos são hidrofílicos e altamente polares. Apresentam baixa compatibilidade com matrizes orgânicas, como plásticos, borracha e resinas. O uso direto pode levar à degradação do desempenho. Portanto, a modificação é necessária.
- Melhorar a dispersibilidade e prevenir a aglomeração.
Os pós inorgânicos possuem uma grande área superficial específica e formam aglomerados com facilidade. A aglomeração pode criar defeitos, reduzir a resistência do material e piorar a aparência. Após a modificação, os pós ficam uniformemente dispersos, sem formação de grumos. - Aumentar a compatibilidade com matrizes orgânicas
As superfícies dos pós são hidrofílicas (polares), enquanto os plásticos, a borracha e as resinas são hidrofóbicas (apolares). A mistura direta resulta em uma adesão interfacial deficiente, como "areia misturada com manteiga". Após a modificação, as superfícies dos pós tornam-se oleofílicas e aderem firmemente à resina. - Aumentar a adesão interfacial e melhorar as propriedades mecânicas.
Os pós modificados podem formar ligações químicas ou forte adsorção com resinas. Isso melhora significativamente a resistência à tração, a resistência ao impacto, a resistência à flexão, a dureza e a resistência ao desgaste. - Reduzir a absorção de óleo e melhorar a processabilidade.
Os pós não modificados absorvem muito óleo, causando um aumento na viscosidade da resina, o que dificulta o processamento e limita a quantidade de carga. Após a modificação, a absorção de óleo diminui, permitindo maior quantidade de carga e custos mais baixos. - Melhora a resistência às intempéries, à água e à corrosão.
Reduz a absorção de água pelo pó, aumenta a resistência do revestimento a ácidos e álcalis e melhora a resistência ao envelhecimento e ao amarelamento. - Melhorar o desempenho elétrico e térmico
Melhora o isolamento, aumenta a condutividade térmica (para cargas termicamente condutoras) e incrementa a resistência à chama (para hidróxido de magnésio/alumínio). - Melhora o brilho, a textura e a cor da superfície.
Comumente utilizado em revestimentos e plásticos, resultando em propriedades táteis mais suaves, brilhantes e agradáveis. - Prevenir a oxidação, a autoignição ou reações.
Especialmente para pós metálicos (alumínio, zinco), a modificação previne a oxidação e a autoignição, melhorando a estabilidade de armazenamento. - Atender a requisitos funcionais especiais
Obter propriedades hidrofóbicas, oleofobicidade, antibacterianas, antiestáticas, estabilidade magnética e biocompatibilidade (para pós medicinais).
Resumo: A modificação permite que os pós se dispersem melhor, tenham maior compatibilidade, ligação mais forte, maior carga de enchimento, custos mais baixos e melhor desempenho geral.
3. Métodos e equipamentos para modificação de pós
Os métodos de modificação de pós podem ser divididos em abordagens químicas, físicas e mecanoquímicas:
3.1 Modificação Química
- Agente de acoplamento de silano: Introduz grupos organosilícios na superfície do pó para melhorar a hidrofobicidade e a compatibilidade com resinas.
- Modificação de éster de titanato/zirconato: Aumenta a atividade superficial, a adesão interfacial e a dispersibilidade.
- Tratamento ácido/base: Remove impurezas superficiais através de lavagem ácida ou alcalina e aumenta os sítios ativos.
- Revestimento de superfície: Deposita uma camada de material funcional (por exemplo, hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, dióxido de silício) sobre o pó para obter propriedades retardantes de chama, resistência à corrosão ou hidrofobicidade.
3.2 Modificação Física
- Calcinação/Tratamento Térmico em Altas Temperaturas: Altera a estrutura da superfície do pó, melhorando a fluidez e a dispersibilidade.
- Tratamento com plasma: Forma grupos funcionais na superfície do pó, aumentando a hidrofilicidade ou a oleofilicidade.
3.3 Modificação Mecanoquímica
A energia mecânica ativa as superfícies do pó e aumenta a reatividade usando equipamentos como... Máquinas de revestimento de três rolos, máquinas de revestimento de moinho de pinos e máquinas de revestimento de moinho turbo.. Isso é especialmente importante para a preparação de nanomateriais. Diferentes pós e aplicações requerem diferentes tipos de equipamentos de modificação:
Máquina de revestimento de três rolos (Máquina de Revestimento de Três Rolos)
- Princípio e características: O pó é continuamente cisalhado, prensado e impactado entre três rolos. Isso permite uma mistura completa do pó e do modificador, resultando em um revestimento uniforme.
- Pós aplicáveis: Carbonato de cálcio pesado/leve, talco, negro de fumo branco, nanopós, etc.
- Finalidades da modificação:
- Melhorar a uniformidade da superfície do pó
- Aumentar a compatibilidade com resinas, borracha e plásticos.
- Reduzir a absorção de óleo e melhorar a fluidez.
- Operação típica: Os pós são misturados com modificadores líquidos ou semilíquidos e alimentados na máquina de três rolos. Múltiplos ciclos de prensagem e cisalhamento garantem um revestimento uniforme na superfície do pó.
Máquina de revestimento de moinho de pinos (Máquina de Revestimento por Moinho de Pinos)
- Princípio e características: O pó é submetido a forte impacto, cisalhamento e fluxo de ar de alta velocidade entre placas de pinos rotativos. As partículas de pó são revestidas uniformemente, e a classificação do tamanho das partículas e o controle da finura também podem ser alcançados.
- Pós aplicáveis: Carbonato de cálcio pesado/leve, talco, micropó de sílica, dióxido de titânio, pós de óxido ativo.
- Finalidades da modificação:
- Revestimento de superfície rápido
- Melhorar a dispersibilidade e prevenir a aglomeração.
- Melhorar a adesão interfacial com matrizes orgânicas
- Operação típica: O pó e o modificador são alimentados simultaneamente no moinho de pinos. A rotação em alta velocidade e o impacto das placas de pinos criam um tratamento de superfície uniforme, completando a dispersão e a modificação em uma única passagem.
Máquina de revestimento Turbo Mill (Máquina de Revestimento Turbo Mill)
- Princípio e características: Os pós dentro do moinho turbo são submetidos a colisões e cisalhamento sob fluxo de ar de alta velocidade e impulsores. Modificadores são aplicados por pulverização ou atomização. Este método também permite a moagem ultrafina a seco e a classificação de partículas.
- Pós aplicáveis: Sulfato de bário nanoestruturado, micropó de sílica, negro de fumo, dióxido de titânio, óxido de zinco, cargas termicamente condutoras, pós metálicos e outros pós de alta qualidade.
- Finalidades da modificação:
- Obtenha um revestimento superficial fino para garantir a dispersibilidade de pós em nanoescala.
- Melhorar a estabilidade térmica, a resistência à chama ou a condutividade térmica.
- Possibilita modificações a seco de alta precisão e eficiência energética.
- Operação típica: Os pós circulam em um fluxo de ar de alta velocidade enquanto um líquido modificador atomizado é pulverizado. Forma-se um revestimento uniforme. O tamanho das partículas pode ser ajustado por meio de um classificador de fluxo de ar.
Guia para seleção de equipamentos de modificação
| Tipo em pó | Máquina de revestimento típica | Principais alvos de modificação |
|---|---|---|
| Carbonato de cálcio, talco, negro de fumo branco | Máquina de revestimento de três rolos | Revestimento superficial uniforme, reduz a absorção de óleo e melhora a dispersibilidade. |
| Pós funcionais, dióxido de titânio | Máquina de revestimento de moinho de pinos | Revestimento rápido, melhora a dispersibilidade, previne aglomeração, aprimora a adesão interfacial. |
| Nanopós, cargas termicamente condutoras, pós metálicos | Máquina de revestimento Turbo Mill | Revestimento fino, melhoria do desempenho funcional, modificação a seco eficiente |
Conclusão
Utilizando máquinas de revestimento de três rolos, moinho de pinos e moinho turbo, os pós podem atingir alta uniformidade na modificação da superfície, melhor dispersibilidade e compatibilidade com as matrizes, menor absorção de óleo e desempenho mecânico e funcional aprimorado. Diferentes equipamentos são adequados para diferentes tamanhos de pó e requisitos de modificação. Na indústria, a seleção do equipamento baseia-se no tipo de pó, na aplicação e na capacidade de produção.
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— Publicado por Emily Chen