粉体的表面物理化学性质

第一张绪论颗粒密集态常见的形式：颗粒堆积体颗粒填充体粉体压缩体（或压制体）颗粒沉积体颗粒浓缩体颗粒离散态常见的形式悬浮体、气溶胶、水溶胶颗粒密集态考虑固体性；颗粒分散态考虑流动性颗粒密集态和颗粒离散态之间可相互转化：当粉体中的流体介质增加到足以使颗粒间互不接触时，颗粒密集态就转化为颗粒离散态；当粉体中的流体介质减少到足以使颗粒间相互接触时，颗粒离散态就转化为颗粒密集态。

第二章颗粒的几何特征与表征常用的粒径度量方式有：轴径：以颗粒某些特征线段，通过平均的方式来表征单颗粒的尺寸大小。

球当量径：用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。

圆当量径：用与颗粒具有相同投影特征参量的圆的直径来表征单颗粒的尺寸大小。

定向径：粒度分布的函数表示法，除正态分布是对称其余函数峰值都偏向小粒径方向正态分布：某些气溶胶和沉淀法制备的粉体对数正态分布：大多数粉体（尤其是粉碎法制备的粉体）Rosin-Rammler分布：对于粉体产品或粉尘，如煤粉、水泥等粉碎产品GGS分布：对于某些粉碎产品，如颚式破碎机、辊式破碎机和棒磨机等粉碎产品产品种类对性质的要求对颗粒形状的要求涂料哦、墨水、化妆品固着力、反光效果好片状颗粒橡胶填充料增强、增韧和耐磨性非长形颗粒、球形颗粒塑料填充料搞冲击强度针状、长形颗粒炸药、爆燃材料（固体推进剂）稳定性光滑球形颗粒洗涤剂和食品添加剂流动性球形颗粒磨粒研磨性棱角状抛光剂抛光性球形颗粒形状系数：以颗粒几何参量的比例关系来表示颗粒与规则体的偏离程度。

形状指数：以颗粒外截形体几何参量的无因次数组来表示颗粒的形状特征。

^越复杂的图形分数维越高液体——表面光滑固体——表面粗糙、不规则原因：液体抗剪切形变能力远小于固体，实质是液体分子间作用力远小于固体液体表面张力>剪切强度光滑的液体表面固体表面张力<<剪切强度表面张力不能改变体积比表面积质量比表面积的定义第四章颗粒的堆积结构与致密堆积松散堆积——在自身重力作用下，通过自由流动形成的堆积。

无机粉体材料
无机粉体材料是一类具有微米尺度的颗粒形态的无机材料，其应用广泛，涉及到材料科学、化工、电子、医药等多个领域。

无机粉体材料的制备方法多种多样，包括物理方法、化学方法、生物方法等。

在本文中，我们将主要介绍无机粉体材料的特性、制备方法以及应用领域。

首先，无机粉体材料具有独特的物理化学性质，如颗粒尺寸小、比表面积大、化学活性高等特点。

这些特性使得无机粉体材料在催化剂、吸附剂、纳米材料等领域有着重要的应用。

同时，由于其特殊的形态和结构，无机粉体材料还常常被用于制备复合材料，以改善材料的性能和功能。

其次，无机粉体材料的制备方法多种多样。

物理方法包括研磨、气相沉积、溶胶-凝胶法等；化学方法包括沉淀法、水热法、溶剂热法等；生物方法则利用生物体系合成无机颗粒。

不同的制备方法会影响到无机粉体材料的形貌、结构和性能，因此选择合适的制备方法对于获得所需的无机粉体材料至关重要。

最后，无机粉体材料的应用领域非常广泛。

在催化剂领域，无机粉体材料常被用于提高反应速率、改善选择性和稳定性；在电子领域，无机粉体材料被应用于制备导电材料、光电器件等；在医药领域，无机粉体材料被用于制备药物载体、医用材料等。

可以说，无机粉体材料已经成为现代材料科学中不可或缺的一部分。

总之，无机粉体材料具有独特的特性，制备方法多样，应用领域广泛。

随着材料科学的不断发展，相信无机粉体材料将会有更广阔的应用前景。

粉体工程一、粉末的性能与表征1.粒径：粉末体中，颗粒的大小用其在空间范围所占据的线性尺寸表示，称为粒径。

2.粒径的表示方法：①几何学粒径②投影粒径③筛分粒径④球当粒径。

3.粉体粒径的分布常表示成频率分布和累积分布：①粒径分布的表格、直方图、曲线可直观地反映粉体粒径的分布特征。

②数字函数表达式有：正态分布；对数正态分布；Rosin—Rammler分布；RRB方程能较好地反映工业上粉磨产品的粒径分布特征。

4.平均粒径：若将粒径不等的颗粒群想象成自由径为D的均一球形颗粒组成，那么其物理特性可表示为f（d）=f（D），D即表示平均粒径。

5.粉末的测量方法：显微镜法；激光衍射法；重力沉降光透法；筛分法。

平均粒径测量方法：比表面法。

6.粉末的性质：堆积性质；摩擦性质；压缩性质与成形性（压制性）。

安息角：又称休止角、堆积角，它是指粉体自然堆积时的自由表面在静止平衡状态下与水平面所成的最大的角度。

（用来衡量与评价粉体的流动性）。

在0.2mm以下，粒径越小而休止角越大，这是由于微细粒子间粘附性增大导致流动性降低的缘故。

粉体颗粒形状愈不规则安息角愈大，颗粒球形愈大粉体流动性愈好其安息角就愈小。

二、粉体表面与界面化学1.粉末颗粒的分散：①在气相中，主要受范德华力、静电力、液桥力，分散方法，机械分散、干燥分散、颗粒表面改性分散、静电分散、复合分散；②在液相中，主要受范德华作用力、双电层静电作用力、空间位阻作用力、熔剂化作用力、疏液作用力，分散调控有，介质调控、分散剂调控、机械调控和超声调控。

2.颗粒表面改性：粉末颗粒表面改性：用物理，化学，机械方法对颗粒表面进行处理，根据应用的需要有目的的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，表面吸附性和反应特性等，以满足现代新材料，新工艺和新技术发展的需要。

3.改性方法：①表面化学改性：偶联剂表面改性、表面活性剂改性、高分子分散剂改性、接枝改性；②微胶囊包覆——化学法、物理法、物理化学法；③机械化学改性；④原位聚合改性——无皂乳液聚合包覆法、预处理乳液聚合法、微乳液聚合法。

《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。

1、粉体的表面改性：是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行处理，根据应用的需要有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质，如表面组成、结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、光性、吸附和反应特性，等等，以满足现代新材料，新工艺和新技术发展的需要。

2、粉体表面改性的目的：（1）使无机矿物填料由一般增量填料变为功能性填料；（2）提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性和保色性等；（3）在无机/无机复合材料中，提高无机组分，特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性，如陶瓷颜料和多相陶瓷材料;（4）通过对层状粉体进行插层改性，制备新型的层间插层矿物材料（5）对于吸附和催化材料，提高其吸附和催化活性以及选择性、稳定性、机械强度等性能：（6）超细和纳米粉体制备中的抗团聚；（7）健康与环境保护3、化学包覆：是采用有机化合物作为表面改性剂，利用有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行包覆以改变颗粒表面性质的方法。

影响因素：颗粒的表面性质；表面改性剂的种类、用量及用法；工艺设备及操作条件等4、粉体的无机改性（沉淀反应）：是通过无机化合物在颗粒表面的沉淀反应，在颗粒表面形成一层或多层“包覆”，以达到改善粉体表面性质，如催化、色泽、着色力、遮盖力、抗菌性、耐候性、电、磁、热性能和体相性质等目的的粉体表面无机改性方法，是一种“无机/无机包覆”或“无机纳米/微米粉体包覆”的粉体表面改性方法。

5、粉体的机械力化学改性：是利用超细粉碎过程及其它强烈机械作用有目的地对粉体表面进行激活，在一定程度上改变颗粒表面的晶体结构和物理化学性质、化学吸附和反应活性(增加表面活性点或活性基团)等。

6、粉体的插层改性：是指利用层状结构的矿物粉体颗粒晶体层之间结合力较弱(如分子键或范德华键)或存在可交换阳离子的特性,通过离子交换反应或化学反应改变粉体的界面性质和其它性质的改性方法。

粉体工程技术手册1. 简介粉体工程技术手册是一本系统介绍粉体工程的专业手册，旨在为从事粉体工程相关领域的工程师、科研人员和学生提供全面而详细的技术指导。

本手册将涵盖粉体的基本理论、工艺和应用，深入探讨粉体的特性、制备、处理和分析等方面知识，帮助读者全面了解粉体工程技术的最新进展及实践应用。

2. 粉体特性2.1 粉体的定义和分类粉体是指固体颗粒的集合体，具有特定的粒径和表面特性。

根据颗粒大小，粉体可分为颗粒、微粉和纳米粉体等。

不同颗粒大小对粉体的特性和应用有着重要影响。

2.2 粉体性质表征粉体的性质表征是粉体工程研究的基础，包括粒径分布、粒形和比表面积等参数。

常用的表征方法有激光粒度分析仪、电子显微镜和比表面积测试仪等。

2.3 粉体流动性粉体流动性对于粉体的输送、混合和包装等工艺过程至关重要。

松装密度、堆积角和流动性指数是评价粉体流动性的重要参数，其测定和改善方法是粉体工程研究的重点之一。

3. 粉体制备技术3.1 粉体制备方法粉体制备方法多种多样，包括物理法、化学法和物理化学法等。

常见的粉体制备方法有机械合成、溶胶-凝胶法和气相法等，每种制备方法都有其适用的粉体类型和工艺条件。

3.2 粉体表面处理技术粉体表面处理技术的目的是改善粉体的表面性能，提高粉体的分散性和稳定性。

常见的表面处理方法有涂覆、改性和包覆等，这些方法能够改变粉体粒子的性质和相互之间的相互作用。

3.3 粉体纳米化技术粉体纳米化技术是粉体工程领域的前沿研究方向，通过控制合适的制备条件和工艺参数，将粉体转化为纳米颗粒。

纳米粉体具有特殊的物理和化学性质，广泛应用于电子、材料和生物医药等领域。

4. 粉体工艺与应用4.1 粉体混合与分散技术粉体混合和分散技术是工业生产中常用的工艺，其目的是将不同粉体均匀混合或将粉体分散于基体中。

常见的混合和分散设备有搅拌器、球磨机和超声波分散器等。

4.2 粉体造粒技术粉体造粒技术是将粉体颗粒进行成型和固化的过程，常见的造粒方法有压片法、喷雾干燥法和烧结法等。

粉体粒度的定义
粉体粒度是指粉体中粒子大小的分布情况。

粉体粒度的测量可以用许多方法，包括机械分析、光学显微镜、激光粒度分析仪等。

粉体粒度的测量和控制是很重要的，因为粉体的物理化学性质和加工性能很大程度上与其粒度大小有关。

粉体的物理化学性质包括比表面积、孔隙率、流动性、堆积密度等。

比表面积是指单位质量粉体的表面积，通常用m2/g来表示，是一个反映粉体表面性质的重要参数。

孔隙率是指粉体中孔隙所占的体积比例，与粉体的流动性和密实度密切相关。

流动性是指粉体在外力作用下的流动性能，流动性好的粉体能够降低热量的损失，并提高加工效率。

堆积密度是指粉末在充实料仓中堆积时所占据的体积，通常用g/ml来表示，也是一个反映粉末密度的重要参数。

粉体的加工性能包括流动性、压实性、散配性等。

流动性好的粉体易于进行输送、包装和灌装等操作；压实性好的粉体易于成型和烧结成物；散配性好的粉体能够均匀地分散到基体中，提高制品的质量和性能。

粉体粒度的控制可以通过粒度分级和粉体处理等方法进行。

粒度分级是指将粉体按照粒度大小分为不同的级别，通常采用筛分或空气分级法。

粉体处理包括机械研磨、化学添加剂改性等方法，可以改善粉体的流动性、润湿性、分散性等性能。

总之，粉体粒度的测量和控制是粉体工程中的一个重要问题，对于提高产品质量、降低生产成本和提高资源利用率都有重要意义。