Выбор подходящего диспергатора для предотвращения агломерация ультратонкого порошка требует всестороннего рассмотрения пудра свойства, диспергирующая среда и условия обработки. Ниже приведены основные принципы и стратегии:
Выберите тип диспергатора в соответствии с Пудра Характеристики
Поверхностный заряд и согласование полярности
Полярные порошки (например, керамика, оксиды): Предпочитайте анионные диспергаторы (например, полиакрилат натрия, гексаметафосфат натрия), чтобы предотвратить агломерацию ультратонкого порошка посредством электростатического отталкивания. Например, ZnO стабильно диспергируется при pH = 5 посредством двухслойного отталкивания.
Неполярные порошки (такие как графен, угольно черный): Используйте неионные диспергаторы (например, PVP, PEG) для предотвращения контакта через стерические препятствия. Для материалов с высокой поверхностной энергией (например, нанокарбид кремния) комбинируйте функционализацию in-situ (например, силановые связующие агенты) для повышения прочности адсорбции.
Размер частиц и удельная площадь поверхности
Нанопорошки (<100 нм): Используйте низкомолекулярные диспергаторы (например, олеат аммония, титанаты), чтобы минимизировать помехи от стерических слоев, в сочетании с динамическими процессами (например, ультразвуковой обработкой) для поддержания дисперсии.
Микропорошки: Более эффективны высокомолекулярные диспергаторы (например, блок-сополимеры), образующие плотный барьер за счет адсорбции длинной цепи.
Дисперсионная среда и адаптация системной среды
Водная система
Высокополярные среды: Выберите карбоксилаты (например, диспергатор DA) или фосфаты (например, пирофосфат натрия) для использования электростатического отталкивания двойного слоя. Например, силикат циркония равномерно диспергируется с использованием диспергатора силиката натрия при pH = 7.
Системы, содержащие электролит: Добавьте диспергаторы, устойчивые к воздействию солей (например, модифицированные полиэфиром силоксаны), чтобы предотвратить сжатие двойного слоя под воздействием высокой ионной силы.
Неводные или масляные системы
Органические растворители (например, этанол, ацетон): Используйте диспергаторы гидрофобной цепи (например, фосфаты, олеат натрия) для адсорбции частиц посредством гидрофобных взаимодействий. Например, технический углерод в чернилах часто диспергируется диспергаторами на основе полиоксиэтиленового эфира.
Системы, чувствительные к pH
Отрегулируйте pH для оптимизации адсорбции диспергатора. Например, оксид алюминия диспергируется в щелочных условиях с использованием триэтаноламина, где его гидроксильные группы образуют стабильный гидратированный слой с поверхностью частиц.
Оптимизация производительности и дозировки диспергатора
Адсорбционная прочность и стабильность
Выбирайте диспергаторы, которые соответствуют функциональным группам на поверхности порошка (например, карбоксильные группы для оксидов металлов). Например, графен образует стабильную адсорбцию с ПВП после прививки карбоксильных групп посредством окисления-восстановления.
Для высокотемпературных систем (например, огнеупорных материалов) выбирайте термостойкие диспергаторы (например, титанаты, алюминат циркония), которые сохраняют адсорбционный слой нетронутым при температуре 500°C.
Контроль количества
Типичная дозировка диспергатора составляет 0,5%–3% от массы порошка. Ультратонкие порошки требуют более высоких дозировок из-за большей удельной площади поверхности, но следует избегать избыточных количеств, поскольку они могут увеличить вязкость системы или ухудшить производительность. Например, использование более 5% диспергатора для нано-SiO₂ в эпоксидной смоле может снизить покрытие сила.
Смешение стратегий синергии
Физический-Химическая Комбинация: Используйте ультразвуковое предварительное диспергирование (для разрушения твердых агломератов) в сочетании с адсорбцией диспергатора (для поддержания стабильности). Например, алмазный микропорошок достигает 60% улучшения эффективности диспергирования после ультразвуковой обработки с последующим добавлением полиакрилата натрия.
Многокомпонентное смешивание: Смешайте диспергаторы с разной молекулярной массой (например, ПЭГ 200 и ПЭГ 4000 в соотношении 5:1) для оптимизации размер частицы Распределение. Например, ультратонкий сульфат бария диспергируется со смесью полиэтиленгликоля для узкого распределения.
Адаптация сценария применения и связь процессов
Системы сухого диспергирования
Использовать электростатическую дисперсию (например, коронный разряд) или технологию псевдоожиженного слоя. Диспергатор должен обладать антистатическими свойствами. Например, дисперсия ультратонкого угольного порошка улучшается на 40% при напряжении 30-50 кВ.
Системы мокрого измельчения и шлама
Выбирайте диспергаторы для измельчения (например, полиакрилат аммония) в зависимости от процесса измельчения (например, песчаная мельница, шаровая мельница) для снижения вязкости пульпы. Например, добавление диспергатора 0,5% во время шаровой мельницы с керамическим связующим уменьшает размер агломератов до 0,186 мкм.
Высокотемпературные процессы спекания или сушки
Для сублимационной сушки или распылительной сушки выбирайте разлагаемые диспергаторы (например, производные крахмала), чтобы уменьшить влияние остатков. Например, нанооксид алюминия предотвращает твердую агломерацию во время сублимационной сушки.
Проверка и оптимизация
Мониторинг в реальном времени
Используйте лазерные анализаторы размера частиц и измерители дзета-потенциала для оценки эффектов дисперсии и корректировки типов и количеств диспергаторов. Например, суспензия ATO показывает наилучшую дисперсию при pH=11, когда абсолютное значение дзета-потенциала максимально.
Тестирование совместимости
Оцените влияние диспергаторов на свойства конечного продукта, такие как проводимость и прозрачность. Например, остаток ПВП может увеличить удельное сопротивление проводящей суспензии на 20%, что требует диспергатора с низким содержанием остатка.
Заключение
Выбор диспергаторов должен быть сосредоточен на взаимодействии порошка, среды и процесса для предотвращения агломерации ультратонкого порошка. Отдайте приоритет согласованию свойств поверхности с полярностью системы, оптимизируйте стабильность адсорбции с помощью динамических процессов и обеспечьте долгосрочную дисперсию посредством смешивания и мониторинга в реальном времени.
Эпический порошок
Epic Powder, более 20 лет опыта работы в отрасли сверхтонких порошков. Активно продвигаем будущее развитие сверхтонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации сверхтонких порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимизации ценности вашей обработки порошков. Epic Powder — ваш надежный эксперт по обработке порошков!