SLG 型连续式粉体表面改性机应用研究
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粉体表面改性的研究进展物理改性中的热处理和球磨是两大常见且有效的方法。
热处理可以改变粉体表面的化学成分和结构,从而影响其性能。
比如通过高温热处理,可以在粉体表面形成高熵合金、氧化层等,改善其力学性能和耐腐蚀性。
球磨作为一种粗糙化技术,可以通过改变粉体表面形貌提高其活性。
通过改变球磨参数,甚至可以将一种粉体转变为另一种具有完全不同性能的粉体。
化学改性方法中,溶剂处理技术被广泛应用于许多工业领域,如环保、能源及催化剂等。
这种方法主要通过选择不同的溶剂来改变粉体表面的化学组成和物理状态,进而达到优化粉体性能的目的。
化学气相沉积(CVD)这种技术已成功地用于粉体表面的加工改性,能显著改善包括磁性、电性、光学性、催化性在内的多种性能。
化学吸附和化学反应也是现阶段常用的化学改性方法,其中化学吸附主要通过在粉体表面吸附不同的化学物质来调整其性能,而化学反应则可以在粉体表面制备复合薄膜,提高其功能性。
需要注意的是,粉体表面改性不仅影响粉体的性能,也会影响到其环境适应性、经济性和安全性等方面。
因此,在粉体表面改性研究中,除了追求性能优化,还需要充分考虑这些因素,使改性后的粉体既具有良好性能,又具有广阔的应用前景。
最近的研究还向生物改性方向发展,如通过酶催化,生物胶凝等方式对粉体进行改性,让粉体获得新的功能和特性。
还有通过物理、化学和生物的组合方式对粉体进行多重改性,使粉体在多个方面都具有优越性能。
总的来说,粉体表面改性技术的研究已经取得了显著的进展,在许多领域都得到了广泛的应用。
然而,由于粉体的复杂性,粉体表面改性仍然面临许多挑战,包括改性机制的解析、改性效果的稳定性及改性方法的绿色化等问题亟待研究解决。
未来的研究还需要持续深入,不断探索更有效、更经济、更环保的粉体表面改性方法,让这种技术在生产实践中发挥出更大的作用。
粉体工程改性主要包括四个方面1粉体改性的原理和方法2表面改性剂3表面改性工艺与设备4粉体表面改性产品的检测与表征粉体表面改性的原理利用物理、化学、机械等方法对颗粒表面进行处理,根据应用的需要有目的地改变颗粒表面的物理化学性质,如表面晶体结构和官能团表面能、界面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等,以满足现代新材料,新工艺和新技术发展的需要启发:物理、化学、机械方法都可应用于水泥粉体,可改变其颗粒表面性质:表面晶体结构——机械粉磨时可造成颗粒晶格畸变,引起晶格变形;表面活性剂可降低颗粒表面的界面处的晶格内聚力,使裂纹更容易扩展(助磨剂)官能团——聚羧酸减水剂可使水泥颗粒表面“生长”出带有羧基和羟基的长链润湿性——聚羧酸减水剂可使颗粒表面因带有亲水性基团而更容易润湿电性——聚羧酸减水剂等高聚物使颗粒表面因带有相同性质的静电荷而相互排斥;助磨剂分子能时水泥颗粒表面因化学键断裂而产生的价键力被饱和,哪能防止颗粒发生团聚表面吸附——减水剂与水泥水化颗粒表面具有亲合力,吸附后形成长链;助磨剂可吸附在水泥颗粒表面及断裂面上,可避免裂纹重新闭合粉体改性的目的在使用无机填料的时候,由于无机粉体填料与有机高聚物的表面或界面性质不同,相容性较差,因而难以在基质中均匀分散。
故而必须对无机粉体填料表面进行改性,以改善其表面的物理化学特性,增强其与有机高聚物或树脂等的相容性和在有机基质中的分散性,以提高材料的机械强度及综合性能。
(启发:减水剂并不是与所有的水泥都匹配,经常出现的情况是:某种减水剂对一种或几种水泥有很好的应用效果,但对另一种或几种的水泥应用效果很差,这说明水泥的化学组成及表面性质对减水剂的应用效果有很大影响,我们可以在不改变水泥化学组成的条件下只改变其表面性质,如在任何水泥干粉中加入一些改性剂使其在加入某种减水剂后效果都很好)表面改性方法表面改性的方法很多,能够改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性质的方法,如表面物理涂覆、化学包覆、微胶囊包覆、机械力化学等可称为表面改性方法。
一文认识机械化学法粉体表面改性技术
表面改性是指利用各类材料或助剂,采用物理、化学等方法对粉体表面进行处理,根据应用的需要有目的地改善粉体表面的物理化学性质或物理技术性能,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。
粉体表面改性的方法很多,分类方法依分析问题的角度不同而异,下面小编就机械化学法粉体表面改性技术进行介绍。
一、粉体表面改性方法概述
目前,粉体改性方法按照改性工艺性质分类,主要分为6类,表面覆盖改性、表面化学改性、机械化学法改性、胶囊式改性、高能处理改性、沉淀反应改性。
(1)表面覆盖改性
表面覆盖改性是利用表面活性剂使高分子、无机物、有机物等覆盖于粉体表面,达到表面改性。
表面覆盖法改性纳米碳酸钙结构图
(2)表面化学改性
表面化学改性是利用表面改性剂与粉体表面进行化学反应或化学吸附的方式完成,使其表面产生新的机能。
表面化学改性示意图
(3)机械化学法改性
机械化学法改性是通过粉碎、磨碎、摩擦等方法增强粒子的表面活性,具有强活性的粉体表面与其它物质发生反应、附着,达到表面改性的目的。
《粉体材料表面改性》课程教学大纲课程代码:050542002课程英文名称:SurfaceModificationofpowder(A2)课程总学时:24讲课:24实验:0上机:0适用专业:粉体科学与工程专业大纲编写(修订)时间:2017.3一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标粉体表面改性是粉体科学与工程专业方向课,为选修课。
本门课程讲授粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、各行业典型粉体及纳米粉体饿表面改性方法、实践及改性产品的检测及表征方法。
通过本课程的学习,不仅让学生掌握粉体表面改性的相关理论,同时培养学生发现、分析与解决问题的能力和精密进行科学研究的技能。
为学生将来从事粉末材料、粉体工程领域的生产、科研打下坚实的理论和实践基础。
通过本课程的学习,学生将达到以下要求:1.掌握粉体材料表面改性工艺的方法和原理;2.使学生掌握目前工业表面改性典型设备;3.使学生了解表面改性剂的种类、性质、使用条件;4.掌握粉体改性前后的物性变化及相关的检测方法;5.进一步结合创新创业培养目标,加强学生创新能力的培养,使学生具备独立进行粉体表面原位修饰工艺设计与设备选型的能力。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识:掌握粉体表面改性一般知识,包括粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、改性产品的检测及表征方法等。
2.基本理论和方法:掌握粉体表面的物性,粉体表面改性的基本原理、掌握粉体表面改性工艺设计和设备;了解常见工业粉体的表面改性方法及应用。
3.基本技能:掌握粉体改性工艺设计计算、独立进行设备选型的技能等。
了解特种粉体的生产工艺、制备技术及行业发展趋势。
具备制备、加工特种粉体的必要的基础知识和基本技能。
(三)实施说明本课程安排在第七学期学习,共24学时,其中理论讲课24学时。
根据教学的需要,有针对性地对教学内容适当增减,各部分学时数可适当调整2学时。
国内外无机粉体表面改性的现状朱宗臣,胡彩平,王佳涛,吴浩(昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093)摘要:表面改性是无机粉体的主要加工技术之一,对提高分体的应用性能及应用价值有着至关重要的作用。
从粉体表面改性方法、工艺、设备、表面改性剂及其配方等方面综述了无机粉体表面改性技术现状。
关键词:无机粉体;表面改性;表面改性剂1 表面改性方法根据表面改性剂和粉体粒子之间有没有发生化学反应,可将无机粉体表面改性方法分为表面物理改性法、表面化学改性法和复合改性。
1.1 表面物理改性法所谓表面物理改性法就是通过分子间作用力(如范德华力,氢键等)将无机或有机表面改性剂吸附到无机粉体粒子表面,在粉体粒子表面形成包覆层,以降低粉体的表面张力,改变粉体粒子的表面极性,减少粉体粒子之间的团聚作用,从而达到均匀稳定分散粉体粒子的目的。
(1)物理涂覆物理涂覆是一种对无机粉体粒子表面进行简单改性的工艺方法。
它主要利用表面活性剂、水溶性或者油溶性高分子化合物及脂肪酸等对粉体表面进行覆膜处理而达到表面改性的目的。
经过覆膜以后,无机粉体的胶结能力、强度、耐高温能力等均有明显改善。
(2)表面活性剂改性表面活性剂改性包含疏水基和亲水基,是极少数能显著改变物质表面或界面性质的物质,具有两个基本特点:(1)在物质表面或两相界面容易定向排列,使其表面性质或界面性质发生显著变化;(2)在溶液中的溶解度很低,在通常使用浓度范围内大部分以胶团(缔合体)状态存在,使其表面张力显著下降。
(3)高能表面改性利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体照射等方法对无机粉体进行表面处理的方法称为高能表面改性。
(4)胶囊化改性胶囊化改性是现代医药领域最先采用的技术,最初是由为了满足药品的缓释性需求而出现的固体药粉胶囊化发展而来的。
胶囊化改性是粉体颗粒表面上覆盖均质而且有一定厚度的薄膜,它的特点是能够将液滴固体化。
1.1 表面化学改性所谓无机粉体表面化学改性是指通过无机粉体粒子表面和表面改性之间的化学吸附作用或化学反应,改变粒子的表面结构和状态,从而达到表面改性的目的。
中国无机粉体表面改性技术发展现状郑水林(中国矿业大学北京校区北京 100083)摘要:目前应用的表面改性工业主要有干法工艺、湿发工业、复合工艺三大类;表面改性设备部分是从化工、塑料、粉碎、分散等行业中引用过来的,专用粉体表面改性设备的开发始于20世纪90年代后期;表面改性剂主要有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子以及金属氧化物及其盐等;表征技术有直接表征和对表面改性粉体应用性能的表征两种。
本文综述了中国无机粉体表面改性技术的现状并对其主要发展趋势进行了分析和展望。
关键词:无机粉体表面改性改性剂改性机前言以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物、氢氧化物、碳化物等为主要成分的无机粉体及其复合无机粉体是一类在现代工业、农业、建筑、交通运输、航空航天、环保等领域得到广泛应用的新材料。
这类新型无机粉体材料除了粒度微细且分布合理外,另一个重要特征是表面性质依用途不同进行了表面改性或优化处理,其目的是改善粉体的应用性能,如提高无机粉体的分散性、与复合材料中基料的相容性、改善材料的电性、热性、光性、耐侯性、化学稳定性以及改善复合材料的力学性能等【1】。
在复合材料迅速发展的现代社会,作为复合材料填料的无机粉体已逐渐成为复合材料不可或缺的重要组成部分。
无论是有机/无机复合材料还是无机/无机复合材料,粉体的表面特性,特别是超细粉体和纳米粉体的表面特性,是影响材料性能的关键因素之一。
其它诸如涂料或涂层材料吸附与催化材料等,粉体的表面性质都是决定其材料性能的关键因素之一。
正因为如此,粉体表面改性或表面处理技术已成为粉体加工技术的重要组成部分之一。
中国在这一领域虽然起步较晚,但近二十年来,尤其是近十年来,也有了较快发展【2】。
表面改性技术的主要组成部分是表面改性工艺、设备、表面改性剂及其配方、应用和表征技术等几方面,本文以工业化表面改性或表面处理技术为基点,简要回顾总结我过无机粉体表面改性技术的发展现状及其发展趋势。
粉体表面改性设备介绍1. 背景粉体表面改性是一种广泛应用于化工、材料、冶金、能源等领域的技术,它能够提高粉体的性能,并扩展其应用范围。
粉体表面改性设备作为实现粉体表面改性的关键工具,不仅需要具备高效的工作能力,还需要具备稳定的操作性能和安全性能。
2. 常见的粉体表面改性设备2.1 分散机分散机是常用的粉体表面改性设备之一,它主要用于将粉体分散在液体介质中,并通过机械作用使粉体颗粒得到细化。
常见的分散机包括搅拌机、振动球磨机等。
这些设备具有操作简单、效率高的特点,广泛应用于颜料、涂料、橡胶等领域。
2.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备是将溶液或悬浮液喷雾到高温气流中,使液体迅速蒸发,形成粉末的设备。
喷雾干燥设备具有成本低、生产效率高的特点,常用于食品、药品等领域。
2.3 粉末喷涂设备粉末喷涂设备是将粉末均匀喷涂到基材表面,并通过加热使粉末粘结到基材表面的设备。
粉末喷涂设备广泛应用于涂装、防腐等领域,具有喷涂效果好、易于自动化控制的优点。
2.4 压片机压片机是将干燥的粉末在特定的温度和压力条件下进行压制成固体块的设备。
压片机广泛应用于制药、化工、冶金等领域,具有生产效率高、工艺稳定的特点。
2.5 球磨机球磨机是一种利用金属球对粉体进行高速旋转的设备,通过球与球、球与粉体之间的撞击和摩擦来实现对粉体的细化。
球磨机广泛应用于陶瓷、建材、电子材料等领域,具有能够控制颗粒大小、提高产品的致密性等优点。
3. 粉体表面改性设备的选型和操作要点选择合适的粉体表面改性设备需要考虑多个因素,包括粉体的化学性质、物理性质以及所需表面改性效果等。
在操作过程中,也需要注意以下要点:•设备配置:根据具体的生产需求和工艺要求,选择合适的设备配置,包括设备容量、设备结构等。
•操作参数:粉体表面改性设备的操作参数对于改性效果起着重要作用,包括温度、压力、搅拌速度等,需要根据实际情况进行调整。
•安全防护:在操作粉体表面改性设备时,应注意安全防护措施,避免发生意外事故,例如戴好防护眼镜、手套等。
粉体表面改性设备重要类型及特点粉体表面改性设备,重要担负3项职责:一是混合;二是分散;三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面,并产生良好的结合。
我国粉体表面改性设备大多数是从化工机械中借用过来的,因而并不能很好地完成改性任务。
而专用粉体表面改性设备的开发始于20世纪90时代后期。
目前表面改性机重要有:(1)PSC系列粉体表面改性机。
PSC系列粉体表面改性机是表面化学改性的专用设备,它具有设计先进、科学、能连续生产、产量高、能耗低、自动化程度高、工人劳动强度低、无粉尘污染、且表面改性剂用量少、包覆率高等特点。
(2)复合式粉体连续改性系统。
复合式粉体连续改性系统是引进日本技术经消化、汲取生产的新型表面改性设备,适用于年产3000~5000t改性粉体的企业。
其重要特点:连续运行;改性均匀,节省了药剂;采纳导热油加热,可避开自摩擦升温慢和电能的挥霍;密封性好,无粉尘污染。
(3)SLG型三筒连续粉体表面改性机。
该改性机是引进瑞典AGMW 公司三筒高速猛烈混合表面改性机(HSTP一3/1000而研制的),定名为SGL型三筒连续粉体表面改性机。
该改性机连续生产、自动加料、操作简单、处理本领大,特别适合用硬脂酸类、各种偶联剂等对碳酸钙、滑石、云母、高岭土、石英、硅灰石等非金属矿物填料进行连续表面改性处理。
江阴市启泰非金属工程有限公司和中国矿业大学(北京)于1997年共同研制开发了一种集粉体表面改性、混合、解聚于一体的非金属深加工设备SLG型粉体表面改性机,经过十几年的不断完善、改进,目前已在国内500多家粉体企业得到成功应用,并出口到俄罗斯、马来西亚等十几个国家和地区。
(4)半自动猛烈混合改性机组。
半自动猛烈混合改性机组的最大特点是利用电子秤全自动计量,使高速混合机的加料实现了远距离自动操作,大大降低了人工劳动强度和人工计量不准的偏差,同时设备间采纳密封的管道联接,防止粉尘污染。
超细粉体高冷搅机组改性机超细粉体新型高冷搅机组改性机已经生产出2L+6L试验室机组。
SLG型连续式粉体表面改性机应用研究郑水林1李 杨2骆剑军31.中国矿业大学北京校区,北京 100083;2.北京工业大学;3.江阴市启泰非金属工程有限公司摘 要:在论述粉体表面改性设备应具备的工艺特性的基础上,介绍了新研制开发的SLG型连续式粉体表面改性机的结构、工作原理、性能特点以及在重钙、轻钙、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、煅烧高岭土等无机粉体表面改性中的应用。
工业应用结果表明,SLG型连续式粉体表面改性机对粉体和表面改性剂具有良好的分散性,能使它们充分和机会均等地接触,对粉体,特别是对超细粉体和无机纳米粉体的表面改性或处理效果较好,且能耗低、无粉尘污染、操作简单、运行平稳。
关键词:粉体 表面改性 改性机 超细粉体 纳米粉体在现代有机/无机和无机/无机复合材料中,广泛应用各种无机粉体原(材)料。
这些粉体原料的分散性及与有机基料或其它无机组份的相容性,对复合材料的性能,尤其是力学性能有重要的影响。
而且,随着粉体制备技术向亚微米及纳米尺度推进,解决粉体的团聚问题就成为其应用的关键。
此外,随着对粉体材料功能性要求的提高,粒子表面性能的优化和设计也越来越重要。
因此,现代粉体材料,尤其是超细和纳米粉体材料的表面改性或表面处理技术,已成为重要和必需的粉体深加工技术之一。
粉体的表面改性或表面处理技术,包括表面改性方法、工艺、表面改性剂及其配方、表面改性设备等。
其中在表面改性工艺和改性剂配方确定的情况下,表面改性设备的优劣就成为粉体表面改性或表面处理的关键。
性能好的表面改性设备应具备以下基本工艺特性:①对粉体及表面改性剂的分散性好;②粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等;③改性温度可调;④单位产品能耗低;⑤无粉尘污染;⑥操作简便、运行平稳。
我国粉体表面改性技术的发展较晚,在2000年之前基本上无专业化的表面改性设备。
除湿法改性之外,干法改性大多采用塑料加工行业的高速加热混合机或其它带导热油加热的混合设备。
由于不是针对粉体表面改性处理,尤其是不是针对超细和纳米粉体表面改性设计的,这些设备难以满足超细粉体表面改性的要求。
在这种背景下,原武汉工业大学北京研究生部与江阴市启泰非金属工程设备有限公司合作研制开发了专门针对超细粉体表面改性或表面处理的SLG型连续式粉体表面改性机,并对其进行了应用研究。
1 SLG型连续式粉体表面改性机结构和性能特点1.1 结构和工作原理SLG型连续式粉体表面改性机,主要由温度计、出料门、进风口、风管、主机、进料口、计量泵和喂料机组成(图1)。
其主机由三个呈品字形排列的改性圆筒组成。
图1 SLG型连续式粉体表面改性机结构1-温度计;2-出料门;3-进风口;4-风管;5-主机;6-进料口;7-计量泵;8-喂料机 工作时,待改性的物料经喂料机给入,经与计量和连续给入的表面改性剂接触后,依次通过三个圆筒形的改性腔从出料口排出。
在改性腔中,特殊设计的高速旋转的转子和定子与物料的冲击、剪切和摩擦作用,产生其表面改性所需的温度。
该温度可通过转子转速、粉料通过的速度或给料速度及风门大小来调节,最高可达120℃。
同时转子的高速旋转,强制物料松散并形成涡旋二相流,使表面改性剂能迅速、均匀或均等地与颗粒表面作用,包覆于颗粒表面。
因此,该机的结构和工作原理,基本上能满足对粉体及表面改性剂的良好分散性、粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等的技术要求。
1.2 性能特点SLG型连续式粉体表面改性机的工艺配置,主要由给料装置、给药装置、SLG型连续式粉体表面改性机、旋风集料器及除尘器组成(图2)。
这一配置,具备了连续生产、无粉尘污染等工艺特性,且操作简便、运行平稳、单位产品能耗低。
图2 SLG型连续式粉体表面改性机的工艺配置图 1-给料装置;2-给药装置;3-SLG型连续式粉体表面改性机;4-旋风集料器;5-除尘器目前,该型粉体表面改性机共研制出二种机型,其型号及主要技术参数见表1。
表1 粉体表面改性机的型号及主要技术参数型号 SLG- 电机功率kW转速r/min加热方式生产方式生产能力kg/h外形尺寸m3/300 55.5 4500 自摩擦 连续 500~1000 6.8×1.7×6 3/600 111 2700 自摩擦 连续 2000~300011.5×2.8×72 SLG连续式粉体表面改性机应用研究1999年底研制成功后,先后受用户委托,对轻钙、重钙、煅烧高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉、水镁石粉、二氧化硅、玻璃微珠、粉煤灰以及纳米碳酸钙和纳米氧化锌等进行了表面改性试验。
目前已有十余台(套)在生产上应用,部分超细粉体表面改性试验及应用研究的结果如下。
2.1 轻质碳酸钙轻钙广泛应用于塑料制品(如上下水管、门窗异形材等)、涂料、油墨等领域。
要改善其在这些应用领域中与有机高聚物基料的相容性及在体系中的分散性,从而提高填充或复合后制品的综合性能,必须对轻钙进行表面改性。
SLG连续式粉体表面改性机有3台设备分别于2000年(SLG-3/600)和2001年(SLG-3/300)用于轻钙的生产,累计生产万t以上。
产量:SLG-3/600型1800~2000kg/h,SLG-3/300型600~800kg/h。
可根据用户需要,任意选用固体或液体表面改性剂,如硬脂酸、钛酸酯、铝酸酯、磷酸脂等。
河北井陉常胜钙业有限公司,用SLG-3/300连续式粉体表面改性机改性活性轻钙的技术指标:筛余物(325目筛)0.3%;105℃下挥发物含量0.24%;盐酸不溶物含量0.12%;铁(Fe)含量0.03%;锰(Mn)含量0.004%;白度93.0度;吸油值65g/100g;活化度96%;沉降体积2.8g/ml。
由于SLG-3/300表面改性机连续生产并配有收尘系统,因此与用高速加热混合机对轻钙进行改性相比较,还具有物料损失少、粉尘污染轻等优点。
2.2 煅烧高岭土煅烧高岭土广泛应用于涂料、造纸、电缆、橡胶、塑料、陶瓷等工业领域。
但高岭土的聚结性较强,在用于电缆、橡胶、塑料等高聚物基复合材料及部分涂料时,为了改善其与这些体系中有机基料的相容性及提高其在体系中的分散性,必须对其进行表面改性或表面处理。
工业试验原料为金洋煅烧高岭土公司生产的超细和高白度煅烧高岭土,改性剂为硅烷偶联剂,试验机型为SLG-3/300连续式粉体表面改性机。
为与高速加热混合机对比,金洋公司的技术人员同时用高速加热混合机用同样品种和用量的改性剂进行试验。
试验方法及过程如下:①取煅烧高岭土原样,编号为1#。
将原样均分为三份,一份用于清洗机器和备用,一份用于添加1133%的硅烷偶联剂,一份用于添加111%的硅烷偶联剂。
②开机,加入半份物料清洗机器,处理腔内温度升至70℃。
③待清洗机器的物料全部接出时,进行改性剂用量为1.33%的样品改性试验,至加入量约一半时取样品3#、4#,同时与用高速加热混合机试验地联系取样品2#。
④改性剂用量为1.33%的样品处理完后,逐渐加入改性剂用量为1.1%的样品的改性试验,至加入量约一半时取样品5#、6#。
⑤将用1.33%改性剂改性后的试验样品(25kg),加入SLG-3/300连续式粉体表面改性机中进行二次处理,取样品7#。
⑥放置相同时间后,对取样进行吸油量、筛余量(325目)、最大颗粒等分析。
同时将2#、3#、5#、7#试样加入橡胶,制成胶样,进行常规检测。
表2和表3分别为改性样品的直接检测结果和制成胶样后的常规四项检测结果。
表2 改性样品的直接检测结果样品名称 1#2#3#4#5#6#7#吸油量/g/100g 61.7 64.2 64.2 64.2 64.2 66.7 66.7325目筛余量/% 0.001 0.0010.0010.0030.0010.001 0.001最大颗粒/μm 45 47 5 45 45 45 47 5 45表3 改性样品制成胶样后的常规四项检测结果样品 拉伸强度kg/cm2扯断伸长率% 永久变形% 硬度(邵氏)2#23.9 492 22 553#27.6 492 30 575#25.6 516 24 527#24.4 500 24 52由上可见,SLG-3/300连续式粉体表面改性机改性后粉体的最大颗粒,小于用高速加热混合机改性后的粉体,特别是制成胶样后样品的拉伸强度和永久变形,前者明显优于后者。
说明在试验条件相同的情况下,该机改性效果好于高速加热混合机。
2.3 无机纳米粉体由于无机纳米粉体粒度细、比表面积大、表面能高、表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使得这些表面原子具有很高的活性,极不稳定,很易团聚在一起形成带有若干连接界面的尺寸较大的团聚体。
这种纳米粒子的团聚可能发生在合成阶段、干燥过程及后来的处理中。
这些团聚体的形成使得纳米颗粒不能以其单一的纳米颗粒均匀分散,不能发挥其应有的纳米粒子效应,对纳米粉体的应用性能产生不利的影响,使得很多情况下与分散较好的微米粒子的应用性能没有明显的差别。
因此,无机纳米粉体的分散性能至关重要。
此外,无论是在无机基复合材料(如多相陶瓷)、金属基复合材料、高聚物基复合材料,还是在涂料、染料等中应用的无机纳米粉体材料,还存在与基料(包括其他无机组份、金属基料、高分子基料等)的相容性问题。
良好的相容性,是获取高性能纳米复合材料的重要条件之一。
因此,要通过表面修饰或表面改性,改善或增强纳米粉体与其它物质之间的相容性。
本着提高纳米粉体的分散性(解聚)和提高其与有机高聚物基料的相容性两个目的,分别对太原丰海纳米科技有限公司生产的纳米氧化锌和蒙西高新材料有限公司生产的纳米碳酸钙,在SLG-3/300表面改性机上进行了分散解聚和表面改性试验。
2.3.1 纳米氧化锌:共进行了三组工业试验,用试料180kg,其中分散、硬脂酸改性、钛酸酯改性各用60kg。
改性试验条件为:改性剂用量,硬脂酸4.0%、钛酸酯4.5%;其中硬脂酸以干粉计量连续自动加入,钛酸酯偶联剂用计量泵连续计量加入;温度,105~120℃;物料通过量,450kg/h。
改性样品活化指数测定结果:硬脂酸改性99.8%,钛酸酯改性93.6%。
图3(1)、(2)、(3)分别为原料、硬脂酸改性、钛酸酯改性样品的透射电镜(TEM)照片。
由此可见,SLG-3/300连续式粉体表面改性机对纳米氧化锌有良好的分散解聚和表面改性效果。
2.3.2 纳米碳酸钙:共进行了二组工业试验,用试料400kg,其中硬脂酸改性、钛酸酯改性各用200kg。
改性试验条件为:改性剂用量,硬脂酸3.5%、钛酸酯3.5%;其中硬脂酸以干粉计量连续自动加入,钛酸酯偶联剂用计量泵连续计量加入;温度,90~95℃;物料通过量,550kg/h。
改性样品的活化指数测定结果为:硬脂酸改性95.7%,钛酸酯改性92.5%。