粉末颗粒的分散与改性

粉体工程期末考试题及答案一、选择题1. 粉体工程是一门研究粉末物料的加工、输送、储存和应用的学科，其研究的范围包括（）。

A. 粉末的物性与表征B. 粉末的混合与分离C. 粉末的加工技术D. 粉末的表面改性E. 以上都是答案：E. 以上都是2. 在粉体工程中，粉体的流动性是一个重要的物性指标，通常使用（）来进行描述。

A. 容重B. 流动性指数C. 膨松度D. 粒度分布E. 粒形指数答案：B. 流动性指数3. 粉末的分散性是指粉末中颗粒之间的相互作用力离散化的能力，以下哪种方法可以增强粉末的分散性？A. 加大颗粒尺寸B. 增加颗粒的比表面积C. 提高颗粒的摩擦系数D. 减少粉末中的 moisture contentE. 提高粉末的角质量答案：B. 增加颗粒的比表面积4. 粉体的输送方式多种多样，以下不属于粉体输送方式的是（）。

A. 斜槽输送B. 螺旋输送C. 气力输送D. 机械输送E. 沉降输送答案：E. 沉降输送二、填空题1. 粉体的密度是指单位体积的粉体的（）。

答案：质量2. 在粉体混合过程中，混合均匀度的评价指标之一是（）。

答案：变异系数3. 粉体工程中常用的粉体分级方式有（）和（）。

答案：筛分分级、离心分级三、简答题1. 请简要说明粉体包装的重要性，并列举两种常见的粉体包装形式。

答案：粉体包装的重要性：粉体包装能够保护粉体物料免受外界环境的污染和损害，确保产品的质量和有效期。

同时，粉体包装还能提高产品的市场竞争力，增强产品的品牌形象。

常见的粉体包装形式：a. 瓶装：将粉体物料装入密封的塑料瓶中，通过盖子或封口膜进行密封。

适用于粉末颗粒较小的物料。

b. 袋装：将粉体物料装入塑料或纸质袋子中，通过热封或胶粘剂进行密封。

适用于粉末颗粒较大的物料。

2. 简要描述一下粉体流变学的概念和研究对象。

答案：粉体流变学是研究粉末物料在外力作用下的变形和流动行为的学科。

主要研究粉体物料的流动性、变形性和变形机制等内容。

1. 筛分法测量粉体粒径的基本原理是什么？P19利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把粉末分成若干等级，称量各级粉末的质量，即可计算用质量的百分比表示的粒径组成。

2. 粉体的松装密度是如何测定的？P37① 粉末从漏斗中自由落下，充满圆柱杯,漏斗孔径有2.5m 和5.0m 两种，圆柱杯容积为（25±0.05）m ³。

称量刮平后圆柱杯中粉末质量与容积相比即可得出松装密度。

② 将粉末放入漏斗中的筛网上，自然或靠外力流入布料箱，交替经过布料箱中的四块倾角为25°的玻璃板和方形漏斗，最后流入已知体积的圆柱杯中，呈松散状态，然后称取杯中粉末质量，计算松装密度。

3. 推导出粉体真密度的测定公式P38 ()()[]()()()液体密度体的质量比重瓶加待测粉末加液量比重瓶加待测粉末的质比重瓶含液体的质量空比重瓶质量表观体积颗粒质量--m -m -m -m m m m m m m /m m -m m m m sl s 0s sl 00s s sl 00s p l l l l l p ρρρρ----=---==4. 库尔特计数器法测定粉体粒度的基本原理是什么？电传感器是将被测颗粒分散在导电的电解质溶液中，在该导电溶液中放置一个开有小孔的隔板，并将两个电极分别插入小孔两侧的导电溶液中，在电压差作用下，颗粒随导电溶液逐个通过小孔，每个颗粒通过小孔时产生的电阻变化表现为一个与颗粒体积或粒径成正比的电压脉冲。

5. 激光粒度仪测定粉体粒度的原理是什么？颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布。

当光束遇到颗粒阻挡时，部分发生散射现象。

散射光的传播方向与入射光的传播方向形成一个夹角θ，θ的大小与颗粒的大小有关，即小角度θ的散射光是大颗粒引起的，大角度θ的散射光是小颗粒引起的。

散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。

测量不同角度上的散射光强度，就可测得样品的粒度分布。

6.粉体表面改性的目的是什么？①增强与基体的相容性和润湿性。

碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用摘要：碳酸钙是橡胶与塑料制品的填料，能够提升制品的耐磨性与耐热性，保证尺寸的稳定性与刚度，并提升制品可加工性，还能减少制品的经济成本。

碳酸钙粉末的表面在经过改性处理后，可以有效的获得塑料机体材料。

在降低塑料制品的经济成本，并改善部分性能的同时，对于获得性价比较高的填充塑料有着深远的意义。

本文在分析碳酸钙表面处理改性技术及机理的基础上，对改性碳酸钙在塑料制品中的应用进行研究，从而推动碳酸钙行业不断发展。

关键词：碳酸钙；表面处理改性；塑料；应用碳酸钙被应用在了PVC、PE、PP以及ABS等材料中，加入碳酸钙可以改善塑料制品中的部分性能，能够提升制品的使用范围，还能在塑料加工中减少一定的树脂收缩率，从而改变流态状态，提升粘度。

碳酸钙应用在塑料制品中，可以有效提升制品的性能，通过研究碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用，可以帮助企业充分明确塑料制品的综合品质，降低经济成本与碳酸钙的关系，明确碳酸钙表面处理改性，从而到达应用目标，促进碳酸钙应用范围扩大。

一、碳酸钙表面处理改性碳酸钙的表面处理是经过物理与化学的方式来吸附表面处理剂，或者键合在碳酸钙表面中，构成包膜，改善表面的性能。

随着时间的推移，人们对于碳酸钙的研究不断加深，在碳酸钙处理剂与处理方法上面已经有了很多的技术方法。

碳酸钙的表面处理方法主要可分为偶联剂、有机物、无机物等表面处理方式[1]。

通过研究，可以充分为碳酸钙的应用提供依据。

（一）偶联剂表面处理偶联剂表现处理主要是通过两性结构化合物来处理，分为硅烷类、铝酸酯类等，还可以应用锌酸酯、铬酸酯等作为表面处理。

偶联剂的作用机理是借助分子的一端基团和碳酸钙的表明出现反应，从而构成化学键合，但是另一端和聚合物相容产生物理缠绕，把不同的材料经过偶联剂的作用结合起来，从而改善塑料制品的机械、物理特性。

例如，钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等等[2]。

（二）有机物表面处理有机物表现处理分为脂肪酸或盐处理、磷酸酯处理、聚合物处理等等，不同的表面处理会通过不同的作用产生不一样的反应、性能，从而达到处理作用。

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。

一、粉体的性能与表征1.粒径的表示方式：几何学粒径、投影经（Feret经、Martin经、割线经、投影面积相当经、投影周长相当经）、筛分径、球当量经（等表面积当量经、等体积当量经、等比表面积当量经、Stokes经、光散射当量经）2．粒径分布表示：频率分布和累积分布。

频率分布表示各个粒径范围内对应的颗粒百分含量、；累计分布表示大于或小于某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系。

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。

粒径分布：若干个按大小顺序排列的一定范围内颗粒量占颗粒群总量的百分数，它是用简单的表格、绘图或函数的形式给出的颗粒群粒径的分布状态。

3．平均粒径：将粒径不等的颗粒群想象成有直径为D的均一球形颗粒组成。

4.粒径的测量方法（常用）观察法（显微镜法）测量结果：粒径、粒径分布的形状参数筛分法测量结果：粒径分布直方图沉降法（重力法、离心法）测量结果：粒径、粒径分布激光法测量结果：粒径、粒径分布5.粉体的堆积性质粉体中得颗粒以某种空间排列组合形式构成一定的堆积形态，并表现出诸如孔隙率、容积密度、填充物的存在形态、空隙的分布状态等堆积性质颗粒的真密度：颗粒的质量除以不包括开孔、闭孔在内的颗粒真体积，即颗粒的理论密度颗粒的表观密度：颗粒的质量除以包含闭孔在内的颗粒体积安息角又称休止角、堆积角，它是指粉体自然堆积时的自由表面在静止平面状态下与水平面所形成上网最大角度，它可用来衡量和评价粉体的流动性，即可把它视为粉体的粘度；安息角有两种形式，一种为注入角或称堆积角，是指在一定高度下将粉体注入一理论上无限大的平板上所形成的休止角;另一种称为排出角，是指将粉体注入某一直径有限的园板上，当粉体堆积到圆板边缘时，如再注入粉体，则多余的粉体将由圆板边缘排出，而在圆板边缘行测安息角；一般而言，粒径均匀的颗粒所形成的两种安息角基本相近，但对于粒度分布宽的粉体，其排出角高于注入角。

6.粉体压缩性与成形性（总称为粉体的压制性）压缩性代表粉末在压制过程中被压紧的能力；成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力影响压缩性的因数有颗粒的塑性或显微硬度影响成形性的因数有颗粒的形状和结构一般说来，成形性好的粉末。

激光粒度仪粉末分散方法大全激光粒度仪常见问题解决方法在使用激光粒度分析仪测试材料粒度时，为了能够获得一次粒度的正确数据,需要将团聚颗粒打开,形成颗粒单体均匀分散在介质中,这个操作称为“分散”。

激光粒度仪对分散系统的要求是“分散而不离析”。

（1）颗粒在液体介质中可以接受的湿法分散技术有：①超声分散。

利用超声波在液体中传播时的空化作用将团聚体解聚；②机械搅拌分散。

利用叶片旋转的机械作用使团聚颗粒解体并使颗粒在液体中均匀分布；③液体循环。

使用泵驱动悬浮液髙速流动,促使颗粒在整个分散系统中保持均匀分布并防止大颗粒沉降；⑨分散剂。

有些样品需要接受化学分散方法,即加人适量的分散剂改善颗粒表面的电性能以维持分散状态；⑤表面预处理。

有些样品与介质之间不亲和,表现为浮在水面需要在入水前加入少量的乙醇或其他表面处理剂进行预处理,以便使其在水中易于分散；（2）颗粒在空气中可以接受干法分散技术。

干法分散的核心部件是分散泵,分散泵的作用如下①利用气源的高速气流形成的负压把干燥粉末吸入泵体与气体混合；②高速气流又称为紊流,颗粒在紊流中受到多而杂的流体力学作用,包括正激波的冲击、旋转气流的剪切、颗粒与器壁间碰撞及颗粒间碰撞等,使团聚颗粒分别为单体达到分散的目的。

（3）颗粒分散时需要注意的事项颗粒分散前需了解它的特性,易碎的脆性颗粒要当心分散,如玻璃珠、煤粉；经过表面包覆改性处理的颗粒慎用超声分散；要求察看原始自然状态的材料不要分散；记录结晶或其他化学反应过程的不要分散。

样品分散的好坏对激光粒度仪测试数据的稳定性影响很大，在样品粒度测试时要极为重视。

要解决样品的分散，首先要了解样品的物理化学特性，下面列举影响样品分散的紧要物理化学特性：亲湿性：有的样品在溶剂中会浮在溶剂上，无论通过什么样的机械方法（如搅动或超声）都不能使它分散到溶剂中去，紧要是由于样品带的极性和溶剂带的极性相异，这时要考虑选择其他的溶剂或者选择使用分散剂。

溶解性：有的样品在有的溶剂中会溶解（如无机样品会在无机溶剂中溶解），这时就不能选择这种溶剂作为测量这种样品的分散介质。

分散：1）粉末在空气中的分散。

颗粒之间作用力：颗粒分子间的范德华力，颗粒间的静电作用，颗粒在湿空气中的粘结力。

方法：机械分散，干燥，疏水处理，静电分散。

2）固体颗粒在液体中的分散。

过程中本质上受液体对固体颗粒的浸润及液体中固体颗粒间的相互作用力。

颗粒间的相互作用力：分子间作用力，双电层静电作用力，溶剂化膜作用力以及高分子聚合物吸附层的空间位阻效应。

在液体中的聚焦状态：团聚或分散悬浮。

固液体系中固体颗粒分散的调控：a体系的调控，选择液体分散介质的基本原则是相同极性原则，也即，非极性颗粒易于在非极性液体中分散，极性颗粒易于在极性液体中分散。

b分散剂的加入：无机电解质，表面活性剂，高分子聚合物，加入分散剂，以增加颗粒间的排斥力。

C机械调控：利用机械力或超声波震荡来碎解，分离团聚的固体颗粒。

表面改性：粉末颗粒的表面改性又称表面修饰。

它是指用一定的方法对颗粒表面进行处理修饰及加工，有目的地改变颗粒表面的物理化学性质，以满足粉末加工过程及应用的需要。

为什么采用表面改性：通过对粉末的表面改性处理，可实现对颗粒的亲水性修饰，亲油性修饰，改变磁性改变电性，改变光学性质，增加耐候性等，由此便能显著改善或提高粉末的应用性能。

粉末颗粒的表面改性方法:1,物理法表面改性包括a.超声处理：改变材料的特性和状态。

b.辐射处理：将高能射线与物质相互作用，在极短的时间内将能量传温给介质，使介质发生电离和激发等变化，引发缺陷生成，热效应，荷电效应等，从而使颗粒表面性质发生变化c.电化学改性：改变矿物颗粒表面成分及性能发生变化。

d.等离子体表面改性：改变粉末颗粒的表面形态、结构和性质都发生变化。

2化学法表面改性包括：a.包覆处理改性：固相包覆改性，液相包覆改性，化学气相沉积表面包覆改性。

b.表面化学改性：通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附的方法。

粉碎：固体物料在外力作用下克服其内聚力而被破碎的过程。

粉碎方式与粉碎模型：粉碎方式包括挤压法、冲击法、磨削法、劈裂法。

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。