1. Какие порошки требуют модификации?
- Минеральная Порошки: Тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция, нанокарбонат кальция, кварцевый порошок, микропорошок диоксида кремния, тальк, каолин, бентонит, порошок слюды, волластонит, порошок доломита, порошок барита, осажденный сульфат бария, наносульфат бария, диатомит, аттапульгит, галлуазит, порошок турмалина, порошок гипса и др.
- Функциональные порошки: Диоксид титана (TiO₂), красный оксид железа, желтый оксид железа, коричневый оксид железа, сажа, перламутровая слюда, белая сажа, сажа, нанооксид цинка, полые стеклянные микросферы, вискеры сульфата кальция, вискеры карбоната кальция, активный силикат кальция, хлопьевидный цинковый порошок, антикоррозионный пигмент триполифосфата алюминия и др.
- Огнезащитные порошки: Гидроксид магния, гидроксид алюминия и т. д.
- Керамические порошки: Оксид алюминия, диоксид циркония, нитрид алюминия, нитрид кремния, карбид кремния, титанат бария, титанат стронция, титанат магния, серия титанатов цинка, кордиерит, порошок форстерита и др.
- Магнитные порошки: Магнитный порошок NdFeB, феррит стронция/бария, Fe-Si-Al, порошок карбонильного железа и другие мягкие магнитные порошки, наномагнетит (Fe₃O₄) и т. д.
- Углеродные материалы: Графит, порошок графена, порошок углеродного волокна, углеродные нанотрубки и т. д.
- Новые энергетические порошки: Тройные материалы, фосфат лития-железа, оксид лития-кобальта, природный/искусственный графит, кремниевые аноды, титанат лития, вермикулит, гексафторфосфат лития, расширяющийся графит, борат цинка, серебряный порошок и др.
- Металлические порошки: Алюминиевый порошок, цинковый порошок, медный порошок, железный порошок и т. д.
- Косметическое сырье: Диоксид кремния, диоксид титана, оксид цинка, красный оксид железа, желтый оксид железа, черный оксид железа, зеленый оксид хрома, ультрамарин, марганцевая фиолетовая, гидроксиапатит и др.
- Теплопроводящие наполнители: Золотой порошок, серебряный порошок, медный порошок, оловянный порошок, металлические нанопроволоки, оксид алюминия, гексагональный нитрид бора, карбид кремния, оксид цинка, наноалмаз и т. д.
- Порошки традиционной китайской медицины: Порошки в таблетках, порошки в виде экстрактов, порошки из сырых трав.
2. Почему Модифицировать порошки?
Неорганические порошки являются гидрофильными и обладают высокой полярностью. Они плохо совместимы с органическими матрицами, такими как пластмассы, резина и смолы. Прямое использование может привести к ухудшению характеристик. Поэтому необходима модификация.
- Улучшает диспергируемость и предотвращает агломерацию.
Неорганические порошки обладают большой удельной поверхностью и легко образуют агломераты. Агломерация может приводить к дефектам, снижению прочности материала и ухудшению его внешнего вида. После модификации порошки равномерно диспергированы без образования комков. - Улучшена совместимость с органическими матрицами.
Поверхности порошков гидрофильны (полярны), тогда как пластмассы, резина и смолы гидрофобны (неполярны). Прямое смешивание приводит к плохому межфазному сцеплению, подобно “песку, смешанному с маслом”. После модификации поверхности порошков становятся олеофильными и прочно связываются со смолой. - Увеличивает межфазное сцепление и улучшает механические свойства.
Модифицированные порошки могут образовывать химические связи или прочную адсорбцию со смолами. Это значительно улучшает прочность на растяжение, ударную прочность, прочность на изгиб, твердость и износостойкость. - Снижает маслопоглощение и улучшает технологичность.
Немодифицированные порошки сильно поглощают масло, что приводит к резкому увеличению вязкости смолы, затрудняет обработку и ограничивает количество наполнителя. После модификации поглощение масла снижается, что позволяет увеличить количество наполнителя и снизить затраты. - Улучшение устойчивости к атмосферным воздействиям, водостойкости и коррозии.
Снижает водопоглощение порошка, повышает устойчивость покрытия к кислотам и щелочам, а также улучшает устойчивость к старению и пожелтению. - Улучшение электрических и тепловых характеристик.
Улучшает теплоизоляцию, повышает теплопроводность (для теплопроводящих наполнителей) и увеличивает огнестойкость (для гидроксида магния/алюминия). - Улучшить блеск, тактильные ощущения и цвет поверхности.
Широко используется в покрытиях и пластмассах, придавая изделиям более гладкую, яркую и приятную на ощупь поверхность. - Предотвращает окисление, самовозгорание и реакции.
В частности, для металлических порошков (алюминия, цинка) модификация предотвращает окисление и самовозгорание, улучшая стабильность при хранении. - Соответствует особым функциональным требованиям
Достижение гидрофобности, олеофобности, антибактериальных свойств, антистатического поведения, магнитной стабильности и биосовместимости (для медицинских порошков).
Краткое содержание: Модификация позволяет порошкам лучше диспергироваться, обладать большей совместимостью, более прочной связью, большей концентрацией наполнителя, меньшими затратами и улучшенными общими характеристиками.
3. Методы и оборудование для модификации порошков
Методы модификации порошков можно разделить на химические, физические и механохимические подходы:
3.1 Химическая модификация
- Силановый связующий агент: Вводит кремнийорганические группы на поверхность порошка для улучшения гидрофобности и совместимости со смолами.
- Модификация титанатного/цирконатного эфира: Улучшает поверхностную активность, межфазное сцепление и диспергируемость.
- Кислотно-щелочная обработка: Удаляет поверхностные загрязнения путем промывки кислотой или щелочью и увеличивает количество активных центров.
- Покрытие поверхности: На порошок наносится слой функционального материала (например, гидроксида алюминия, гидроксида магния, диоксида кремния) для достижения огнестойкости, коррозионной стойкости или гидрофобности.
3.2 Физическая модификация
- Высокотемпературная кальцинация/термическая обработка: Изменяет структуру поверхности порошка, улучшая текучесть и диспергируемость.
- Плазменная обработка: Образует функциональные группы на поверхности порошка, повышая гидрофильность или олеофильность.
3.3 Механохимическая модификация
Механическая энергия активирует поверхности порошка и повышает его реакционную способность при использовании такого оборудования, как... Трехвалковые машины для нанесения покрытий, машины для нанесения покрытий на штифтовые мельницы и машины для нанесения покрытий на турбомельницы.. Это особенно важно для получения наноматериалов. Для разных порошков и областей применения требуются разные типы оборудования для модификации:
Трехвалковая машина для нанесения покрытия (Трехвалковая машина для нанесения покрытия)
- Принцип работы и особенности: Порошок непрерывно срезается, прессуется и ударяется между тремя валками. Это обеспечивает тщательное смешивание порошка и модификатора, а также равномерное покрытие.
- Применимые порошки: Тяжелый/легкий карбонат кальция, тальк, белый технический углерод, нанопорошки и т. д.
- Цели внесения изменений:
- Улучшение однородности поверхности порошка.
- Улучшена совместимость со смолами, резиной и пластмассами.
- Снижает поглощение масла и улучшает текучесть.
- Типичный режим работы: Порошки смешиваются с жидкими или полужидкими модификаторами и подаются в трехвалковую машину. Многократные циклы прессования и сдвига обеспечивают равномерное покрытие поверхности порошка.
Машина для нанесения покрытий штифтовой мельницей (Машина для нанесения покрытия на штифтовые мельницы)
- Принцип работы и особенности: Порошок подвергается сильному ударному воздействию, сдвигу и высокоскоростному потоку воздуха между вращающимися пластинами. Частицы порошка равномерно покрываются защитным слоем, что позволяет также осуществлять классификацию по размеру частиц и контроль тонкости помола.
- Применимые порошки: Тяжелый/легкий карбонат кальция, тальк, микропорошок диоксида кремния, диоксид титана, порошки активных оксидов.
- Цели внесения изменений:
- Быстрое нанесение поверхностного покрытия
- Улучшает диспергируемость и предотвращает агломерацию.
- Улучшение межфазного сцепления с органическими матрицами
- Типичный режим работы: Порошок и модификатор одновременно подаются в стержневую мельницу. Высокоскоростное вращение и удары стержневых пластин обеспечивают равномерную обработку поверхности, завершая диспергирование и модификацию за один проход.
Машина для нанесения покрытий Turbo Mill (Турбомельница с покрасочной машиной)
- Принцип работы и особенности: Порошки внутри турбомельницы подвергаются столкновениям и сдвиговым воздействиям под действием высокоскоростного потока воздуха и лопастей импеллеров. Модификаторы наносятся методом распыления или атомизации. Этот метод также позволяет проводить сухое сверхтонкое измельчение и классификацию частиц.
- Применимые порошки: Наночастицы сульфата бария, микропорошок диоксида кремния, сажа, диоксид титана, оксид цинка, теплопроводящие наполнители, металлические порошки и другие высококачественные порошки.
- Цели внесения изменений:
- Достижение тонкого поверхностного покрытия для обеспечения диспергируемости наноразмерных порошков.
- Улучшает термическую стабильность, огнестойкость или теплопроводность.
- Обеспечивает высокоточную и энергоэффективную сухую модификацию.
- Типичный режим работы: Порошки циркулируют в высокоскоростном потоке воздуха, в то время как распыляется модифицирующая жидкость. Образуется равномерное покрытие. Размер частиц можно регулировать с помощью классификатора воздушного потока.
Руководство по выбору оборудования для модификации
| Тип порошка | Типичная машина для нанесения покрытий | Основные цели модификации |
|---|---|---|
| Карбонат кальция, тальк, белый технический углерод | Трехвалковая машина для нанесения покрытия | Равномерное покрытие поверхности, снижение маслопоглощения, улучшение диспергируемости. |
| Функциональные порошки, диоксид титана | Машина для нанесения покрытий штифтовой мельницей | Быстрое нанесение покрытия, улучшение диспергируемости, предотвращение агломерации, повышение адгезии на границе раздела фаз. |
| Нанопорошки, теплопроводящие наполнители, металлические порошки | Машина для нанесения покрытий Turbo Mill | Тонкое покрытие, улучшение функциональных характеристик, эффективная сухая модификация |
Заключение
Использование трехвалковых, штифтовых и турбомельниц позволяет добиться высокой однородности поверхностной модификации порошков, улучшения их диспергируемости и совместимости с матрицами, снижения маслопоглощения, а также повышения механических и функциональных характеристик. Различное оборудование подходит для порошков разного размера частиц и требований к модификации. В промышленности выбор оборудования основывается на типе порошка, области применения и производственной мощности.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен