第七章 粉体的分散与表面处理
纳米粉体的分散课件
在塑料中的应用
总结词
改善塑料的力学性能和加工性能
详细描述
纳米粉体可以提高塑料的强度、韧性、耐热性和阻隔性能，改善塑料的加工流 动性和加工成型性，提高生产效率和产品质量。
在陶瓷中的应用
总结词
提高陶瓷的力学性能和热性能
详细描述
纳米粉体可以用于制备高性能陶瓷复合材料，提高陶瓷的硬度和强度，改善陶瓷的抗热震性能和高温性能。
分散工艺的优化问题
总结词
纳米粉体分散工艺需要不断优化，以提 高分散效率和分散稳定性。
VS
详细描述
纳米粉体的分散工艺涉及到多个因素，如 搅拌速度、时间、温度、粉体粒度等。为 了获得更好的分散效果，需要不断优化这 些工艺参数，以提高纳米粉体的分散效率 和稳定性。此外，还需要研究和开发新的 分散技术和设备，以适应不同类型和性质 的纳米粉体。
表面活性
纳米粉体的表面原子比例较高， 表面活性较强，容易与其他物质 发生反应或吸附。
纳米粉体的应用领域
医药领域
纳米粉体可用于药物载体、药 物控释、生物成像等。
化妆品领域
纳米粉体可用于美白、防晒、 抗衰老等产品中，提高产品效 果和安全性。
环保领域
纳米粉体可用于水处理、空气 净化、重金属离子吸附等。
能源领域
纳米粉体可用于电池、燃料电 池、太阳能电池等能源器件中 ，提高能源利用效率和性能。
2023
PART 02
纳米粉体的分散技术
REPORTING
分散剂的种类与选择
天然高分子分散剂
如淀粉、纤维素等，具有良好的生物 相容性和环保性，适用于食品和化妆 品等领域。
合成高分子分散剂
如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等， 具有较高的分散效率和稳定性，适用 于涂料、油墨和塑料等领域。
粉体的分散与表面能
最大特点：具有大的比表面积和表面 能。
1、粉体颗粒表面表面的不饱和性 2、粉体颗粒表面表面的非均质性
粉体颗粒为何需要分散？
粉体颗粒由于粒径小, 表面原子比例大, 比表面大, 表面能大, 处于能量不稳定 状态 , 因此很容易团聚导致颗粒增大.
引起纳米粉体产生团聚的原因
1、材料在纳米化过程中,在新生的纳米粒子的表面积累了大量的 正电荷或负电荷,这些带电粒子极不稳定,为了趋向稳定,它们互相 吸引,使颗粒团ຫໍສະໝຸດ ,此过程的主要作用力是静电库仑力。
分散
在空气中的分散方法
机械分散 干燥分散 颗粒表面改性分散 静电分散 复合分散
颗粒在液体中的分散
1、颗粒的浸润 2、颗粒团聚体在机械力作用下的解体和分
散 3、颗粒或较小的团聚体稳定，阻止进一步
发生团聚
固体在固液体系中的分散调控
介质调控 分散剂调控 机械调控 超声调控
无机电解质 高分子分散剂 表面 活性剂
2、材料在纳米化过程中,吸收了大量机械能或热能,从而使新生的 纳米颗粒表面具有相当高的表面能,粒子为了降低表面能,往往通 过相互聚集而达到稳定状态,因而引起粒子团聚。
3、当材料纳米化至一定粒径以下时,颗粒之间的距离极短,颗粒之 间的范德华力远远大于颗粒自身的重力,颗粒往往互相吸引团聚。
4、由于纳米粒子表面的氢键,吸附湿桥及其他的化学键作用,也易 导致粒子之间的互相黏附聚集。
END 谢谢，请多指教
粉体表面处理技术
CH-4型超分散剂
—用于颜（填）料表面处理
粉体表面处理技术
CH-4的应用特点
增加颜（填）料疏水性，过滤容易 颜料粒度细，团聚疏松，容易分散 取代松香类表面处理剂，提高耐热性 滤饼含水量少，容易干燥 降低吸油值，改善着色效果
粉体表面处理技术
CH-4的使用方法
在偶氮颜料偶合之前或偶合过程中加入 在颜料（填料）过滤以前或进行其它 表 面处理之前加入 在滤饼打浆过程中加入 与颜料（填料）充分混合 用量为颜料或填料干重的10-50% （CH-4有效成分含量为10%）
s 3）亲油基太短，位阻不够 碳链长度不超过18个碳原子
粉体表面处理技术
超分散剂的锚固基团
锚固基团取代亲水基 针对颜料表面设计 (1)强极性表面 单点化学键结合 (2)弱极性表面 多点氢键结合 (3)非极性表面 表面增效剂
粉体表面处理技术
超分散剂的溶剂化链
1）单端官能化 2）相容性可调 单体种类及配比 溶解度参数 容剂化链极性 相似相容原则 3）容剂化链长度 分子量控制
粉体表面处理技术
颜料分散的基本过程
s 1）润湿过程 液固界面取代气固界面；润湿角
s 2）破碎过程 外力作用；粒子团聚与破碎平衡
s 3）稳定过程 影响分散稳定性的基本因素 分散稳定的基本特征
粉体表面处理技术
润湿分散剂的作用机理
s 1）降低液 / 固界面张力 s 2）电荷稳定机理
双电层理论 s 3）空间稳定机理
熵排斥理论 渗透排斥理论
粉体表面处理技术
润湿分散剂的常见类型
1）水性体系 聚磷酸盐 表面活性剂 水溶性聚合物 2）非水分散体系 天然高分子 合成高分子 偶联剂
粉体表面处理技术
纳米粉体的分散及表面改性讲课教案
散射光強度的對數與散射矢量間的 關係
No Image
膨潤土懸浮液的分維值隨pH值的變 化
No Image
奈米TiO2水懸浮液屈服應力隨固含 量的變化曲線
No Image
返回
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
pH值=9時SiN漿料的固相含量對 ESA測定值的影響
改變介質性質途徑
改變溶液的pH值 改變溶液的離子強度 吸附可溶性金屬離子或添加表面
活性劑，產生特性吸附
一些常見陶瓷粉體的等電點
其他可溶性金屬陽離子及其水合物 的特性吸附具電荷反轉特點
第一個電荷反轉CR1對應於金屬氧化物 本身的等電點，因為H和OH是電勢決定 離子
No Image
原子力顯微鏡測定原理示意
No Image
黏附氧化鋁球的V形懸臂探針
No Image
pH8.3時不同濃度的NaCl介質中 ZrO探針與ZrO基片間的作用力
No Image
pH9.5時不同濃度的NaCl介質中添加 300mg/kg PAA後ZrO表面間的作用力隨距離 的變化
No Image
pH=5.5，2000mg/kgPAA（分子量 10000，I=1.9×10-2mol/L）
No Image
pH5.5，PAA吸附在SiN上及pH8.3，PAA吸附在 ZrO上的構象示意圖（pH-pH1，代表時間）
No Image
丙烯酸銨和丙烯酸甲酯的共聚物
No Image
氧化鋁探針與表面的作用力曲線
本章章節2
4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3
粉体的分散与表面处理
7.1 粉体的分散
7.1.1 颗粒间的作用力 7.1.2 颗粒的分散原理 7.1.3 粉体的分散方法 7.1.4 颗粒分散性的表征与评价
7.2 粉体的表面处理
7.2.1 粉体处理的方法及工艺 7.2.2 表面处理剂
1
7.1 粉体的分散
7.1.1 颗粒间的作用力
主要分为短程作用力和长程作用力 短 程 力 作 用 范 围 小 于 2nm ， 长 程 力 作 用 范 围 5 ～ 100nm
12
（4）静电分散
静电分散就是给颗粒荷上相同极性的电荷，利用库 仑斥力使颗粒分散，表面处理、电极电压、颗粒粒径 和湿度都是影响静电分散的重要因素
静电分散的时效性不长
13
（5）分散剂分散
分散剂的主要作用：增大颗粒表面电位的绝对值， 提高颗粒间的静电排斥力；增强颗粒间的位阻效应； 调控颗粒表面极性，增强介质对颗粒的润湿性，增强 溶剂化膜作用
两个颗粒互相接触时，受外力作用以及浓度等因素 的影响，吸附层中的物质将重新调整以建立新的平衡。 如果吸附层中的物质为小分子或小离子，它们的扩散 速度很大，可以在很短时间内达到新的平衡；如果是 长链状的表面活性剂或高分子时，其调整速度非常缓 慢，短时间内难以建立新的平衡，此时颗粒间就会产 生位阻作用。
液体介质中颗粒间的主要长程作用力有：范德华力、 双电层静电作用力、位阻排斥力、溶剂化膜作用力、 疏水作用力以及偶极作用力和磁作用力等
2
（1）范德华作用能及作用力
半 径 分 别 为 R1 和 R2 的 两 个 球 形 颗 粒 ， 当 间 距 为 h 时 （h<<R），其作用能UA和作用力F分别为:
UA
判据：Ur＝UA+Uel+Us+Ust+UH
粉体的分散与表面处理
＝0
完全润湿或称铺展
润湿过程也能够用铺展系数S1/s来表达： S1/s＝s/g-(s/l+l/g)＝l/g(cos-1)
8
可添加润湿剂或浸润剂，或对粉体进行表面处理， 以改善浸润条件
（3）颗粒悬浮液旳分散状态及判据
两种不同旳分散状态：一种是形成团聚体，即单一 颗粒因为相互吸引，形成较大旳二次颗粒；另一种是 颗粒之间相互排斥，形成稳定旳分散体系
7.2.1 粉体表面处理旳措施及工艺
按实际使用措施，分为表面化学包覆处理、机械化 学处理、胶囊式处理、高能表面处理和沉淀反应表面 处理
15
（1）表面化学包覆处理
A、表面活性剂处理 软团聚和硬团聚旳区别 基本作用：吸附并降低表面张力和胶团化作用 既可湿法进行，也可干法进行或干湿结合
B、偶联剂处理 可提升粉体与其他物质旳相容性，在改善颗粒在有 机高聚物基料中旳分散性旳同步，增强两种不同性质 材料之间旳结合力
A132 R1R2 6h(R1 R2 )
,
F A132 R1R2 6h2 (R1 R2 )
半径为R旳球形颗粒与片状颗粒间旳作用能与作用力
分别为
UA
A132 R 6h
,
F
A132 R 6h2
A132为在液体介质3中颗粒1与颗粒2相互作用旳哈马 克常数
3
（2）双电层静电作用能及作用力
来自于扩散层中旳离子相互接近时产生旳排斥或吸 引作用
10
（2）机械搅拌分散
指经过强烈旳机械搅拌引起液流强湍流运动而造成 颗粒聚团碎解，其必要条件是机械对液流旳剪切力及 压力不小于颗粒间旳黏着力
机械搅拌分散旳时效性不长，即在停止机械作用一 定时间后颗粒可能重新团聚
11
第七章粉体的分散与表面处理
（2）沉淀反应处理 将一些无机物质沉积到颗粒的表面，形成异质包覆层，达到表面处理的目的。由于在颗粒
表面形成特殊包覆层，因此可产生光、电、磁及抗菌等功能
（3）机械力化学处理 利用粉碎及其他强烈机械作用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、溶解性能、化学吸附和反应活性等
对粉体进行机械力化学处理的设备主要是种类型的球磨机或研磨机
压、颗粒粒径和湿度都是影响静电分散的重要因素
静电分散的时效性不长
（5）分散剂分散 分散剂的主要作用：增大颗粒表面电位的绝对值，提高颗粒间的静电排斥力；增强颗粒间
的位阻效应；调控颗粒表面极性，增强介质对颗粒的润湿性，增强溶剂化膜作用 根据组成和结构的不同，分散剂可分为无机分散剂和有机分散剂。根据不同的应用领域，
可添加润湿剂或浸润剂，或对粉体进行表面处理，以改善浸润条件
（3）颗粒悬浮液的分散状态及判据 两种不同的分散状态：一种是形成团聚体，即单一颗粒由于互相吸引，形成较大的二次颗
粒；另一种是颗粒之间互相排斥，形成稳定的分散体系
判据：Ur＝UA+Uel+Us+Ust+UH
7.1.3 粉体的分散方法 主要有介质分散、机械搅拌分散、超声波分散、静电分散、分散剂分散和表面处理
机械搅拌分散的时效性不长，即在停止机械作用一定时间后颗粒可能重新团聚
（3）超声波分散 作用方式包括两个方面： 在介质中产生空化作用 使悬浮体系中的各组分产生共振效应
低频时易产生空化作用，高频时易产生共振作用
强度不宜过大，否则由于热能和机械能的增加，颗粒碰撞的频率也增加，反而导致颗粒团 聚
（4）静电分散 静电分散就是给颗粒荷上相同极性的电荷，利用库仑斥力使颗粒分散，表面处理、电极电
粉体分散处理介绍
。主要包括机械分散、干燥处理和静电分散处理等几
种处理方法。
(a) 等截面喷嘴
(b) 收缩喷嘴
(c) 拉瓦尔喷嘴
(d) 内旋式喷嘴
(a) 等截面喷嘴
(Байду номын сангаас) 收缩喷嘴
(c) 拉瓦尔喷嘴
(d) 内旋式喷嘴
分散过程
(a) 喷嘴入口
(b) 喷嘴出口
（2）在固相中分散 在固相中对颗粒进行分散处理，是通过加入分散性 好的无机纳米颗粒材料，以改变颗粒之间的接触性质， 达到防止颗粒团聚的目的。
(a) 分散前的淀粉
(b) 添加纳米Sio2后的淀粉
（3）在液相中分散 在固相中对颗粒进行分散处理，是在液相介质中对 颗粒进行分散处理。由于液体介质对颗粒团聚体具有一
定的浸润作用，在液相中对颗粒进行分散处理比在气相
中进行分散处理的效果好。
1 颗粒分散的目的
颗粒的分散处理就是使颗粒在一定环境下分 离散开的过程，是一门近年来发展起来的新兴边 缘科学。在工业加工过程中，许多过程的成败甚 至完全取决于颗粒悬浮体能否良好分散。如粉体
的分级处理、粉体的粉碎处理、气流输送、粒度
测量等方面粉体都需要进行很好的分散处理。
2 颗粒分散处理研究现状
目前对于颗粒的分散处理可以分为三种：在固相 中、在液相中和在气相中对颗粒进行分散处理。 （1）在气相中分散 在气相中对颗粒团聚体进行分散处理，是通过机 械作用、静电作用等方法对干态的颗粒进行分散处理
粉体知识点整理
第一章绪论1.粉体学的重要意义对应“粉体及其技术的重要性”1)粉体是许多材料构成、组分或原料；2)粉体技术是制备材料的基础技术之一；3)超细粉体材料,尤其是纳米粉体材料在新型材料的开发研究中越来越重要；4)粉体容易大批量生产处理,产品质量均匀,成本低,控制精确,成为许多人工合成材料必然选择的合成方法;2.颗粒的定义：是在一特定范围内具有特定形状的几何体;大小一般在毫米到纳米之间,颗粒不仅指固体颗粒,还有雾滴、油珠等液体颗粒;3.粉体的定义：大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称粉末狭义的粉末是指粒度较小的部分;颗粒与粉体的关系：颗粒是粉体的组成单元,是粉体中的个体,是研究粉体的出发点;颗粒又总是以粉体这种集合体的形式出现,集合体产生了个体所所不具有的性质;4.粉体学的特点：以粉体为研究对象,研究其性质及加工利用技术;5.粉体技术包括：制备、加工、测试;制备有各种物理、化学、机械方法；加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面处理、流态化、干燥、成形、烧结、除尘、粉尘爆炸、输运、储存、包装等；测试对粉体各种几何、力学、物理、化学性能表征;6.粉体的存在状态：通常所指的粉体是小尺寸的固体,但气体中的液滴、液体中的气泡也属于颗粒；固态的物质中又分为分散态和聚集态,多数粉体为分散态;7.粉体的分类：1)按照成因分类：天然粉体与人工粉体2)按制备方法分类：机械粉碎法和化学法粉体3)按分散状态分类：原级颗粒一次颗粒、聚集体颗粒二次颗粒、凝聚体颗粒三次颗粒、絮凝体颗粒4)按颗粒大小粒径分类：粗粉体>、中细粉体~、细粉体10~74μm、微粉体~10 μm 、纳米粉体<100nm第二章粉体的几何性质1.粒度定义：粒度是指粉体颗粒所占空间的线性尺寸;2.颗粒尺寸常用的表征方法：三轴径、定向径、当量径、3.粉体平均粒径计算公式：4.粒度分布及其表示方法：粒度分布依据的统计基准：∑n的比例;①个数基准分布又称频度分布以每一粒径间隔内的颗粒数占颗粒总数∑nd的比例;②长度基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和∑2nd的比例;③面积基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的总表面积∑3nd的比例;④重量基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总重量占全部颗粒的总重量表征粒度分布的方法：列表法,作图法、矩值法和函数法;其中函数法是最精确的粒度描述方法即用概率理论或者近似函数的经验法莱寻找数学函数5．形状因子：为形状表征量,无量纲常数,有形状指数和形状系数;形状指数是指颗粒几何参数的无量纲组合;它与形状系数相比没有明确的物理意义;形状系数：颗粒的表面积、体积、比表面积等几何参数与某种规定粒径dp的相应次方的比例关系;6.常用粒度测量方法及其他优缺点：1)筛分析法一般>40μm,其中最细的是400目,孔径为38μm；优点：统计量大、代表性强；便宜；重量分布;缺点：粒度下限为38μm；人为因素影响大；重复性差；非规则形状粒子误差；速度慢;2)显微镜法：采用定向径方法测量;光学显微镜——250μm；电子显微镜——5μm；优点：可直接观察粒子形状；可直接观察粒子团聚；光学显微镜便宜；缺点：代表性差；重复性差；要测量投影面积直径；速度慢；3)光衍射法粒度测试：根据小颗粒衍射角大,大颗粒衍射角小来测量,同时某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少关;4)激光衍射—500μm；X光小角衍射—μm；所用方法即为投射电子显微镜法；扫描电子显微镜法；优点：可观察粒径小,图像富有立体感,较真实,易于识别,可观察微区,一般同时进行成分分析;缺点：造价昂贵,试样制备要求严格,真空度要求严格5)原子力显微镜AFM：x,y方向分辨率可达到2nm,垂直方向分辨率课达到小于.优点：AFM具有操作客易、样品准备简单、操作环境不受限制、分辨率高等优点缺点：与SEM相比,成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大;6)光散射法和消光法光散射法原理：利用颗粒对激光的散射角度随颗粒粒度而改变的原理测定粒度分布;消光法原理：通过测定经粉体散射和吸收后光强度在入射方向上衰减确定粒度;符合朗勃比尔定律;优点：适用于气溶胶和液体分散系、非接触测定、精确给出粒度分布曲线和平均粒度、测定速度快；电传感法粒度测试：当一个小颗粒通过小孔时所产生的电感应,即电压脉冲与颗粒的体积成正比；7)水利分析法—沉降法用于小于物料粒度组成的测定测量原理：在具有一定粘度的粉末悬浊液内,大小不等的颗粒自由沉降时,其速度是不同的,颗粒越大沉降速度越快;大小不同的颗粒从同意起点高度同时沉降,经过一定距离时间后,几颗将粉末按粒度差别分开;重力沉降：10-300μm；离心沉降：μm;优点：测量重量分布；代表性强；经典理论, 不同厂家仪器结果对比性好；价格比激光衍射法便宜；缺点：检测速度慢尤其对小粒子；重复性差；对非球型粒子误差大；不适用于混合物料即粒子比重必须一致才能较准确；动态范围窄8)气体吸附法原理：使气体分子吸附于微粒表面,测定吸附量,换算粉体比表面积,求出粒度;常见粒度分析方法:7:粒度测定方法的选定还要进一步看书P34根据数据的应用场合选择；根据粉体的粒度范围选择；根据粉体的存在形式选择；根据测定精度的要求选择；根据样品量选择；.根据粒度测定所需时间选择；根据设备投资和分析费选择：8.粉体填充结构：是指粉体层内部颗粒在空间中的排列状态;一般而言,粉体层的排列状态是不均匀的;要注意到填充状态的两个极端,即最疏与最密填充状态;原因是：形状不规则,存在空隙;注意：粉尘的体积与其他固体物质的体积不同粉尘的体积包括：尘粒的颗粒体积、粉颗粒之间的空隙体积、颗粒外开口体积、颗粒内闭孔和附面膜体积等五部分;9.描述粉体填充结构的参数主要掌握前三个容积密度：ρb,亦称视密度：单位填充体积的粉体质量,即自然堆积状态下单位体积粉体的质量;表观密度填充率：Ψ,颗粒体积占粉体填充体积的比例如右图;空隙率：ε,空隙体积占粉体填充体积的比例Ε=1-Ψ=1- ρb/ρp配位数：某一个颗粒接触的颗粒个数配位数分布：粉体层中各个颗粒有着不同的配位数,用分布来表示具有某一配位数的颗粒比率时,该分布称为配位数分布;空隙率分布：以距观察颗粒中心任一半径的微小球壳空隙体积比率对距离表示的分布;接触点角度分布：将与观察颗粒相接的第一层颗粒的接触点位置,以任意设定的坐标角度表示的分布10.等径球均一球的颗粒的规则填充相邻的四个球视为基本层的最小组成单位,则有正方形和单斜方形两种排列方式;掌握立方体填充立方最疏填充和菱面体填充六方最密填充;立方体填充：配位数为6；菱面体填充：配位数12.11.均一球形颗粒的实际填充不规则填充实际填充时,由于受到球之间的碰撞、回弹、摩擦、容器壁面等影响,而成为不规则填充;均一球形颗粒群的随机填充结构贝尔纳实验统计分析结论是：1空隙率比较大时,配位数分布接近正态分布；2随着空隙率减小,趋近于最密填充状态的配位数;实验结论：高配位数的疏接触点多,填充疏松,空隙率大；P39.低配位数的密接触电多,填充紧密,空隙率小;12.非等径球形颗粒的填充较大球形颗粒中加入一定数量的较小球形颗粒,空隙率可以降低；若进一步加入更小的球形颗粒,空隙率进一步降低;1)空隙率随着小颗粒的混入比增加而减小2)填入颗粒的粒径越小,空隙率也越低总结即是：小颗粒粒径越小,配位数越大,空隙率越小,填充率越大;13.影响颗粒填充的因素：1)壁效应：当粉体填入容器时,填充结构受容器壁面的影响,在容器壁面附近形成特殊的填充结构,成为壁效应;2)局部填充结构：空隙率分布、填充数密度分布、接触点分布;3)粉体的含水量：潮湿粉体易于团聚,导致内部保持松散结构,致使填充率降低;含水量较低时候,容积密度略有降低,影响不大；随着含水量继续增大,形成大团粒,导致容积密度迅速降低；含水量继续增大,由于颗粒发生相对滑动而使填充率增大;4)颗粒形状：颗粒越接近球形,通常其空隙率越低;即空隙率随颗粒球形度降低而增加;5)颗粒大小：粒度很小时,颗粒间的附着力大于颗粒重力,发生团聚,此时空隙率较大,即表观体积增大；当粒度大于某一临界值,凝聚力可忽略不计,粒度大小则对堆积无明显影响;6)填充速度：对粗颗粒,填充速度越快会导致有较大的空隙率；对于面粉之类吸附力较明显的粉体,填充速度快,可降低空隙率;14.致密堆积经验1)用单一粒径尺寸的颗粒,不能满足致密堆积对颗粒级配的要求；2)采用多组分且组分粒径尺寸相差较大一般相差4-5倍的颗粒,可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求；3)细颗粒数量应能足够填充堆积体的空隙,通常,两组分时,粗细颗粒数量之比约为7：3；三组分时,粗中细颗粒数量比例约为7：1：2时,相对而言,可更好地满足致密堆积对粒度与级配的要求；4)在可能的条件下,适当增大临界颗粒粗颗粒尺寸,可较好地满足致密堆积对颗粒级配的要求;第三章粉体的力学性质1．颗粒间的附着力当粉体颗粒很小时,由于附着力存在易于团聚颗粒间的附着力凝聚力包括范德华力、静电吸引力、水分毛细管力、磁性力、机械咬合力;2.填充层内的静态液相根据颗粒间液体量的多少,有四种的静态液相;1)摆动状态：颗粒接触点上存在透镜状或环状的液相,液相互不连接;2)链索状态：液相相互连接而成网,空气分布其间;3)毛细管状态：颗粒间隙充满液体,仅仅颗粒表面存在气液界面;4)浸渍状态：颗粒群浸在液体中,存在自由液面;3.液桥力粉体颗粒之间接触处或间隙部位存在液体的状态成为液桥,液桥对所连接的颗粒有引力,也就是液桥力,实际上即毛细管力;液桥力大小与颗粒间液体量、颗粒表面润湿性、颗粒形状、液固接触状况等有关;孔隙和R孔隙的差异T孔隙：4个球以正三角锥的顶点为球心排列时所形成的四面型孔隙称为T孔隙;这种孔隙有6个解除点和4个支路,各个支路都与R孔隙相通;与霍斯菲尔德填充的三角孔相同;R孔隙：4个球并排成正方形,在通过正方形中心的垂线上再排列两个球后形成的长斜方形空隙称为R孔隙;相当于霍斯菲尔德填充的四角孔;5.粉体的摩擦特性后三种以了解为主摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角的统称;根据颗粒体运动状态的不同,可分为内摩擦角、安息角、壁摩擦角及动内摩擦角;6.内摩擦角：在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角,在这个角度内,块体是稳定的；大于这个角度,块体就会产生滑动;摩擦角表示该极限应力状态下剪应力与垂直应力的关系,它可用莫尔圆和破坏包络线来描述;测试方法：流出法、抽出法、活塞法、慢流法、压力法、剪切盒法等有关莫尔圆的画法和性质：式中σ1和σ2为两个主应力,这两个关系式也可以用莫尔圆上N点的坐标值来表示,N点与σ1夹圆心角为2θ,当σ1和σ2为已知时, 用公式法或莫尔圆法都可获得通过该点的任一截面上的正应力和剪应力值;7.安息角安息角又称粉尘静止角、休止角、堆积角,是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角;测定方法：排出角法、注入角法、滑动角法、剪切盒法安息角休止角≤30°流动性好；≤40°基本满足；≥40°流动性差;同时注意粘性粉体或粒径小于100~200um的粉体粒子相互作用力较大,而流动性差,相应地所测休止角较大;对于非黏聚性粉体,安息角和内摩擦角是相近的;8.质量流与漏斗流的差异质量流：指物料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流出,又称为整体流;其特点是先进先出,即先进仓的物料先流出; 漏斗流：是指料仓内粉体层的流动区域呈漏斗流,其特点是后进先出,即先加入的物料后流出,料流顺序紊乱,甚至有部分粉体滞留不动;漏斗流有两种,其中有一种死角区一直在;质量流优点：避免了粉料的不稳定流动、沟流和溢流；消除了筒仓内的不流动区；形成了先进先出的流动,颗粒的偏析被大大减少或杜绝；最大限度减小了贮存期间的结块问题、变质问题和偏析问题；颗粒的密度在卸料时是常数,料位差对其无影响；流量得以很好控制,任意水平横截面的压力可以预测,且相对均匀,物料的密实程度和透气性是均匀的;漏斗流缺点：出料口流速不稳定；料拱或穿孔崩塌时,细粉料可能被充气,并无法控制地倾泻而出；密实应力下,不流动区留下的颗粒可能变质或结块；沿料仓壁长度安装的料位指示器不能正确指示料仓下部的料位；后进先出;9.应力的主动状态和被动状态被动状态：粉体层受水平方向压缩时,粉体将沿斜上方被推开,此时的极限应力状态；最大主应力为水平方向主动状态：粉体层受重力作用,将要出现崩坏是的极限应力状态；最小主应力为水平方向10.流动形式：E不流动区D自由降落区C垂直运动区B缓慢滑动区A迅速滑动区E N流动椭圆体；E G边界椭圆体；E0流动锥体第四章粉体的粉碎制备1.粉碎的定义：在外力作用下使大块物料克服内聚力,碎裂成若干小颗粒的加工过程;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程100mm粗碎、30mm中碎、3mm细碎；粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程粗磨、60μm细磨、5μm超细磨;作用与目的：粉碎后,粒度显著减小,比表面积显著增大,有利于几种物料的均匀混合、便于输送和贮存、有利于提高固相高温反应的程度和速度;2.被粉碎物料的性质：强度、硬度、脆性、韧性、易磨性等;1)强度：材料抵抗外力的能力,通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示,单位N/㎡或Pa理想强度：物料完全均质、不含任何缺陷时的强度称为理想强度；实际强度：实际强度一般为理想强度的1/100~1/1000；强度的尺寸效应：试验片体积变小时,强度值增大←---裂纹的大小、形状、方向及数量强度随着加荷速度而变化：材料本身兼具弹性性质和延展性质强度随氛围条件而变化2)硬度：材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力,也可理解为固体表面产生局部变形所需的能量;3)脆性：材料在外力作用下如拉伸、冲击等仅产生很小的变形即断裂破坏的性质;4)韧性：在外力作用下,塑性变形过程中吸收能量的能力;介于柔性和脆性之间的一种材料性能5)易磨性：在一定粉碎条件下,将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗3.Griffith强度理论Griffith指出,固体材料内部的质点实际上并非严格地规则排布,而是存在许多微裂纹不,,当材料受拉时,这些微裂纹就会逐渐扩展,与其尖端附近产生高度的应力集中,结果使裂纹进一步扩展,直至使材料破坏;裂纹产生和扩展必须满足力和能量两个条件：1.作为力的条件而言,在裂纹尖端产生的局部拉应力必须大于裂纹尖端分子间的结合力;2.就能量条件而言,破碎时的能量消耗于两个方面：一是裂纹扩展时产生新表面所需的表面能s；二是因弹性变形而储存于固体中的能量U;4．粉碎方式和粉碎模型1)粉碎方式：挤压粉碎、劈裂粉碎、折断粉碎、研磨粉碎、冲击粉碎；挤压粉碎：多用于硬脆性、坚硬物料的粗碎；劈裂粉碎：劈裂粉碎比挤压粉碎所需压力小；折断粉碎：即物料受弯曲作用力而粉碎；研磨粉碎：主要产生细粒,其效率低、能量消耗大,用于小块物料的细磨;冲击粉碎：主要用于脆性物料的粉碎;2)粉碎模型：体积粉碎模型、表面粉碎模型、均一粉碎模型;体积粉碎模型:整个颗粒均受到破坏,粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒;随着粉碎过程的进行,这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粉;冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较接近表面粉碎模型:在粉碎的某一时刻,仅是颗粒的表面产生破坏,被磨削下微粉,这一破坏作用基本不涉及颗粒内部,这是典型的研磨和磨削的粉碎方式;均一粉碎模型:施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏,直接粉碎成微粉;此模型仅符合结合极其不紧密的颗粒集合体如药片等特殊粉碎情形;实际粉碎过程是前两者的综合,前者构成过渡成分,后者形成稳定成分；体积粉碎看成冲击粉碎,表面粉碎看成摩擦粉碎；粗碎时宜采用冲击力和压缩力,细碎时采用剪切力和摩擦力;5.低温粉碎与混合粉碎低温粉碎对于低软化点、熔点低的热塑性物料,温度上升会失去结合水的物料,或温度上升会氧化的物料,以及常温时强韧、低温时脆性化的物料,适用低温粉碎; 采用技术有预冷物料、包裹或加入冷却介质;混合粉碎可以提升细粉效率几种粉碎性质不同的物料装入同一粉碎设备进行粉碎时,由于物料相互影响,则粉碎情形比单一物料复杂,会出现选择性粉碎,即易碎的物料更细、难碎的物料更粗;原因是：①粉碎介质受到作用力是,会优先碎裂,而高强度颗粒不足以碎裂,同时作用在高强度颗粒上的作用力部分或传递到相邻的低强度颗粒上,再次造成低强度颗粒碎裂,即易碎颗粒发生粉碎的概率大；②另一方面,两种硬度不同的颗粒相互接触并做相互运动时候,硬度大颗粒对硬度较小的颗粒产生切屑作用,软质颗粒被磨削;因此粗的更粗,细的更细;6.粉碎流程分类及特点a简单的粉碎流程b带预筛分的粉碎流程c带检查筛分的粉碎流程d带预筛分和检查筛分的粉碎流程各种粉碎流程的特点：a流程简单,设备少,操作控制较方便,但往往由于条件的限制不能充分发挥粉碎机械的生产能力,有时甚至难以满足生产要求b和d流程可增加粉碎流程的生产能力,减小动力消耗、工作部件的磨损等;适合原料中细粒级物料较多的情形;c和d流程可获得粒度合乎要求的粉碎产品,为后续工序创造有利条件,但流程较复杂,设备多、建筑投资大,操作管理工作量大,多用于最后一级粉碎作业;开路开流流程：不带检查筛分或选粉设备的粉碎流程：比较简单、设备少、扬尘少；当要求粉碎产品粒度较小时,粉碎效率低,产品中会含有部分不合格的粗颗粒物料闭路圈流流程：带检查筛分或选粉设备的粉碎流程：可直接筛选出符合粒度要求的产品;7.粉碎方式的选择以较强的化学健力结合的：要采用具有较强机械力的碎裂方式;对于拟粉碎至厘米级的矿石：可采用挤压粉碎、劈裂粉碎;对于拟磨细至微米级、纳米级的矿石：采用研磨粉碎、折断粉碎;实际过程中则是多种粉碎相互结合,连续作业;8.粒子焊接：即在粉碎的过程中,小颗粒间存在压应力,会发生焊接现象,再次形成大颗粒,可称之为二次颗粒;这些二次颗粒结构较为疏松,颗粒间焊接点少,但是当研磨强度过大时,压应力大,作用时间长,焊接程度增大,强度甚至比原矿大;在超细粉体制备时应该要极力避免通过加入分散剂来防止,其中常见的固体分散剂有微晶碳、液体分散剂有四氢呋喃等;9.粉碎机械分类;重点掌握超细粉碎机械;破碎机械：颚式破碎机,圆锥破碎机常用分类粉磨机械：振动磨,雷蒙磨超细粉碎机械：行星球磨机、气流粉碎机粉体实验仪器会考,还有加上筛分10.行星球磨机构造及原理主要有立式和卧式的两种,其主要构造组成有：电机、传动三角带、共用转盘、球磨罐、齿轮系列或三角带传动系列;其工作原理是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚,对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的;行星式球磨机在同一转盘上装有四个球磨罐,当转盘转动时,球磨罐在绕转盘轴公转的同时又围绕自身轴心自转,作行星式运动;罐中磨球在高速运动中相互碰撞,研磨和混合样品;该产品能用干、湿两种方法研磨和混合粒度不同、材料各异的产品,研磨产品最小粒度可至微米;与挤压和冲击粉碎的不同的是,球磨机靠研磨介质对物料颗粒表面不断的磨蚀实现粉碎;11.气流粉碎机构造及原理气流粉碎机其工作原理是,将高压空气或高压水蒸气通过拉瓦尔喷管加速为亚音速或超音速气流,喷出的射流带动物料做高速运动,使物料因撞击和摩擦而粉碎;由于喷嘴附近的速度梯度很大,因此,绝大多数粉碎作用发生在喷嘴附近;被粉碎的物料随气流到分级区进行分级,达到粒度要求的由收集器捕集下来,未达到粒度要求的则返回粉碎室继续粉碎,只要满足粒度要求;12.影响粉碎效率的因素：机械力大小、作用点、作用方式、作用时间等13.影响球磨效率的因素：原料性质的影响；球磨强度的影响：球磨环境的影响；球磨气氛的影响；研磨介质性质、尺寸呢及球料比的影响；球磨时间的影响;14.助磨剂助磨作用机理常为表面活性剂①助磨剂吸附在物料颗粒表面,改变颗粒的结构性质,降低颗粒的强度或硬度；②助磨剂吸附在固体颗粒表面,减小颗粒的表面能；总之,添加助磨剂使物料颗粒内的裂纹易于扩展,强度或硬度降低,颗粒软化；助磨剂吸附在颗粒表面能平衡因粉碎而产生的不饱和键,防止颗粒团聚,从而抑制粉碎逆过程;助磨剂一般分成三类：碱性聚合无机盐、碱性聚合有机盐、偶极—偶极有机化合物;15.粉碎机械力活化作用机理及影响因素机械力化学的作用机理：1)物料在机械力作用下粉碎生成新表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,从而粉体表面自由能增大,活性增强;2)物料颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变,其中贮存了部分能量,使表面层能位升高,从而活化能降低,活性增强;3)物料颗粒在机械力作用下,表面层结构发生破坏,并且趋于无定形化,内部贮存了大量能量,使表面层能位更高,因而活化能更小,表面活性更强;4)粉磨系统输入能量的较大一部分还将转化为热能,使粉体物料表面温度升高,在很大程度上提高了颗粒的表面活性因此,物料经机械粉碎后形成的微细颗粒表面性质大大不同于原有粗颗粒,机械力的持续作用使颗粒表面的活性点不断增多,颗粒表面处于亚稳高能活性状态,易于发生化学或物理学的变化;影响机械力化学的因素：1)原料性质的影响：原料性质和各组分配比决定最终产品组成的物质基础;2)粉磨强度的影响：即能量对原子重新组合的影响;强度过低,形成非晶时间较长,甚至无法形成非晶；强度较高,形成非晶时间较短,利于非晶成分扩散,继续粉磨或造成相便；当强度达到某一值时候,会使得原料形成稳定化合物;3)粉磨环境的影响：湿法和干法两种环境,相差了助磨剂水;4)粉磨气氛的影响：利用或防止七固反应;5)粉磨时间和温度的影响：较适宜的时间和温度;16.机械力化学在应用中的特点优点：①经高能粉磨处理的物料,不仅使粒度减小,比表面积增大,而且由于反应的活性提高,可使后续热处理过程的烧成温度大幅度降低;②由于机械粉碎的同时兼有混合作用,使多组分的原料在颗粒细化同时达到均匀化,特别是均匀化程度提高,使制备的产品性能更好;③便于制备宏观、纳米乃至分子尺度的复合材料;④便于制备某些常规方法难以制备的材料;缺点：①通常需要长时间的机械处理,能量消耗大,且反应难以进行完全,在实际应用中,通常对物料进行适当的粉磨来制备前驱体而不是最终产物;②研磨介质的磨损会造成物料污染,影响粉磨产物纯度③处理金属材料时,需要用氮气、氩气等惰性气体保护,否则可能发生氧化、燃烧等不希望发生的反应;。
粉体表面改性及分散技术
1、纳米粉体的分散重要性
纳米粉体稳定分散在各种液相介质形成的分散体本身往往 就是十分重要的产品。如将某些具有特殊电磁性的纳米粉 体分散在液相介质中可制成导电料浆或磁性浆料；将纳米 TiO2粉体分散在水中或有机溶剂中可以制成具有抗紫外、 自清洁或光催化等特殊功能的涂料；这些产品的性能与纳 米粉体的分散状况密切相关。
3、粉体表面改性的目的
4、环境保护
某些公认的对健康有害的原料，如石棉，对人体健康有害主要 在于其生理活性；一是细而长的纤维形状（长度为5-100微米， 直径3微米以下的纤维）在细胞中特别具有活性；二是石棉表面 的极性点（这些极性点主要是OH-官能团）容易与构成生物要素 的氨基酸蛋白酶的极性基键合。如果这两个因素在细胞中起主导 作用的话，那么就可以认为表面改性有可能改变石棉的生理活性。 可用对人体无害和对环境不构成污染，又不影响其使用性能的其 他化学物质覆盖、封闭其表面的活性点OH-。
1、粉体的用途
在橡胶、塑料、涂料、胶粘剂等高分子材料工业及高 聚物基复合材料领域中，无机粉体填料占有很重要的 地位。如碳酸钙、高岭土、氢氧化铝、云母、石棉、 石英、硅藻土、白碳黑等等，不仅可以降低材料成本， 还能提高材料的硬度、刚性和尺寸稳定性，改善材料 的力学性能并赋予材料某些特殊的物理化学性能，如 耐腐蚀性、耐侯性、阻燃性和绝缘性等。
2、纳米粉体分散改性的目的
粉体表面改性及分散技术
主要内容
一．粉体表面改性 二．纳米粉体表面改性 三．超分散剂
超细粉体分类
分类
直径
原子数目
微米粉体
>1m
>1011
亚微米粉体 100nm~1 m 108
特征 体效应 体效应
纳米粉体 100nm~10nm 105 尺寸与表 1nm
纳米粉体的分散及表面修饰
桥氧键的形成
先前认为是由颗粒表面物理配位结合的水分子间的氢 键作用引起的，但最新研究认为，水分子间即使存在 氢键，但水分子蒸发也不可能导致多余的氧原子留下 而形成氧桥键，氧桥键的形成应该是由颗粒表面化学 结合的羟基团间的氢键作用引起的。
2OH-
H2O(g)+O2-
氢氧化物在分解失水时氧桥键的形成是颗粒硬团聚的主 要原因，在干燥前用醇类洗涤前驱物，在一定温度下使 前驱物在醇类中时效或与醇类共沸蒸馏，以醇类的－OR 基团取代氢氧化物中非桥联结合的－OH基团，可以导致 只有软团聚形成
表面化学修饰法在纳米微粒表面改性中占有极其重要的地位，例如在 液相法制备纳米粉体时，为防止团聚问题，常采用化学表面改性，在 制备过程中通过添加各种表面改性剂与颗粒表面进行化学反应，改变 颗粒的表面状态，当进行干燥时，由于改性剂吸附或键合在颗粒表面 ，从而降低了表面羟基的作用力，消除了颗粒间的氢键作用，阻止氧 桥键的形成，从而防止了硬团聚的发生。
3 高能量表面修饰 利用电晕放电、紫外线、等离子束射 线等对粒子进行表面改性
纳米微粒表面化学修饰
通过纳米微粒表面与改性剂之间进行化学反应，改变纳米微粒的表面 结构和状态，以达到表面改性的目的称为纳米微粒的表面化学修饰。 由于纳米微粒比表面积很大，表面键态、电子态不同于颗粒内部，表 面原子配位不全导致悬挂键大量存在，使这些表面原子具有很高的反 应活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，这就为人们利用化学反 应方法对纳米微粒表面改性提供了条件。
1100C煅烧得到的YAG粉体的TEM
纳米粉体表面改性问题
纳米粉体的表面改性(表面修饰)是一门新兴科学，20世纪90年代 中期，国际材料会议提出了纳米微粒的表面工程新概念。所谓纳米 微粒的表面工程就是用物理、化学方法改变纳米微粒表面的结构和 状态，从而赋予微粒新的机能并使其物性得到改善，实现人们对纳 米微粒表面的控制。其研究领域主要为修饰方法和修饰对表面性质 的影响。
粉体工程-粉体分散课件
陶瓷行业
陶瓷制品制备
在陶瓷制品的制备过程中，粉体分散技术用于制备高质量的陶瓷 浆料和陶瓷制品。
陶瓷表面改性
通过粉体分散技术，可以对陶瓷表面进行改性处理，提高陶瓷表面 的润湿性、抗腐蚀性和耐磨性。
陶瓷复合材料制备
粉体分散技术用于制备陶瓷复合材料，通过在陶瓷基体中添加增强 相，提高材料的力学性能和耐热性能。
通过化学反应对粉体进行分散的方法。
总结词
输入 标题
详细描述
利用表面活性剂、分散剂等化学物质与粉体颗粒表面 的相互作用，改变颗粒表面的性质，降低颗粒间的聚 集力和粘附力，从而达到分散的目的。
适用范围
分散效果好，但化学试剂的种类和用量需要根据粉体 的性质进行选择和调整，成本较高。
优缺点
适用于各种粒径的粉体，尤其适用于粒径较小、易团 聚的粉体。
比表面积评价
比表面积是指单位质量粉体所具有的总 表面积，也是评价粉体分散效果的一个
重要参数。
比表面积的评价方法有气体吸附法和直 比表面积对于粉体的反应性、吸附性、
接测量法等。通过测量粉体的比表面积， 流动性等性能有重要影响，因此在进行
可以了解粉体的颗粒大小、孔隙结构和 粉体分散时，也需要关注比表面积的变
分散稳定性评价
分散稳定性是指粉体在分散介质中保 持稳定悬浮状态的能力，是评价粉体 分散效果的另一个重要指标。
分散稳定性对于产品的生产和应用过 程至关重要，如果粉体分散不稳定， 会导致产品性能下降、分离和沉降等 问题。
分散稳定性的评价方法包括静置观察 法、离心沉降法、电导率法等。通过 观察粉体的沉降速度或电导率的变化， 可以评估分散稳定性。
物理法
总结词
利用物理场对粉体进行分散的方法。
粉体表面处理技术
粉体表面处理技术
嘿，你问粉体表面处理技术？这事儿还挺有意思呢！咱就来唠唠。
这粉体啊，就像一群小不点儿，到处乱跑。
要是不处理一下它们的表面，那可不行。
为啥呢？因为粉体的表面会影响它们的性能啊。
比如说，有的粉体容易吸水，有的粉体容易结块，有的粉体颜色不好看。
这些问题都可以通过表面处理技术来解决。
那粉体表面处理技术都有啥呢？首先呢，有一种叫包覆的方法。
就像给粉体穿上一件衣服一样，把一种材料裹在粉体的表面。
这样可以改变粉体的性能，比如说让它更防水、更耐磨、更漂亮。
可以用各种材料来包覆粉体，像有机物啊、无机物啊啥的。
然后呢，还有一种叫改性的方法。
就是把粉体的表面改一改，让它变得更适合某种用途。
比如说，把粉体的表面变得更亲水，这样它就能在水里更好地分散；或者把粉体的表面变得更亲油，这样它就能在油里更好地溶解。
改性的方法有很多种，可以用化学方法啊、物理方法啊啥的。
还有啊，有一种叫表面活化的方法。
就是让粉体的表面变得更活泼，更容易和其他材料结合。
比如说，用一些特殊的试剂来处理粉体的表面，让它带上一些活性基团。
这样粉体就能和其他材料更好地反应，形成更强的结合力。
哎呀，粉体表面处理技术可真是五花八门啊！不同的方法适用于不同的粉体和不同的用途。
要想用好这些技术，就得了解粉体的性质和需求，然后选择合适的方法。
下次你要是看到粉体，就会知道它们的表面可能经过了什么样的处理啦。
加油吧！。
粉体表面处理技术
CONVENTIONAL 35
48 7 10
36% CONTROL BLUE MILLBASE
32
50% CH-5 BLUE MILLBASE
LET-DOWN VARNISH
51
PE-WAX COMPOUND
7
ALIPHATIC DISTILLATE
10
WITH CH-5
25 61 7 7
23 62 7 8
15
ALIPHATIC SOLVENT
40
60
留油配方
H EA TSET
M O D IFIED PH EN O LIC R ESIN
20
R EA C TIV E H Y D R O C A R B O N R ESIN
28
ISO A LK Y D R ESIN (SO Y A )
18
M O D IFIED M A LEIC R ESIN
粉体分散领域的研究课题
粉末表面结构表征与性能测试 表面处理剂的选择及其吸附机理 表面处理剂与介质及其它表面活性 物质 之间的竞争吸附,吸附层结构 表面处理剂与分散介质的相互作用 表面处理工艺与设备
关键：表面处理剂 润湿分散剂
CH系列超分散剂
－－结构特征与应用特点
颜料分散的基本过程
1 润湿过程
液
1:1.0 2.14
14.6 14.6 16.6
超分散剂在磁粉表面的吸附参数
Mn=1500
起始配比
Ｘ
Ma
Ca
δ
(mg/m2磁粉表面) (mg/m2磁粉表面) （%） （nm）
1:2.0
1.89
10.4
18.3 11.8
1:1.3
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品课件
9
7.1.3 粉体的分散方法
主要有介质分散、机械搅拌分散、超声波分散、静 电分散、分散剂分散和表面处理
（1）介质分散
介质的选择原则：非极性颗粒易于在非极性介质中 分散，极性颗粒易于在极性液体中分散
颗粒在介质中的分散行为除与介质的极性有关外， 还与其他因素有关，如pH值、温度等
精品课件
18
（6）复合处理
复合处理就是采用两种或两种以上的表面处理方法 同时或分步对粉体进行表面处理
7.2.2 表面处理剂
包括偶联剂、表面活性剂、有机硅、不饱和有机酸 和有机低聚物、水溶性高分子、无机表面处理剂等
精品课件
19
第七章思考题
1、颗粒间的相互作用力及成因？ 2、颗粒的分散原则？ 3、颗粒的分散方法及原理？ 4、分散剂的分类及作用方式？ 5、粉体表面处理的目的及方法？
U A 6 h A (1 R 1 3 R 1 2 R R 2 2),
FA 13 R 1 2 R 2 6 h 2(R 1R 2)
半径为R的球形颗粒与片状颗粒间的作用能与作用力
分别为
UAA6 1h 3R 2, FA 61h32R 2
A132为在液体介质3中颗粒1与颗粒2相互作用的哈马 克常数
精品课件
3
FQD1Q22
(12a) D
式中Q1、Q2为两颗粒表面带电量，a为两颗粒的表面 间距，D为颗粒直径
精品课件
6
（3）液桥力
实际的粉体往往含 有水分，由于水的 表面张力将在两个 颗粒之间造成液桥力
液桥力的计算式为：H 2 rsin 2 rsin R 1 1R 1 2 si n ()
式中r为颗粒半径，为液体的表面张力，为液体接 触角，R1、R2分别为液桥的两个特征曲率半径，为颗 粒润湿接触角
精品课件
20
位阻作用包含穿插作用和压缩作用
精品课件
5
*颗粒在空气中的作用力
（1）范德华力
两个半径分别为R1、R2的球形颗粒间的范德华作用力
FM可表示为：
FM
6Ah121
R1R2 R1 R2
式中A11为颗粒在真空中的Hamaker常数
（2）静电作用力
Rumpf对作用于两个球形颗粒之间的静电引力提出了
下列表达式：
互吸引作用 ：U HC Rxe (p h/D )
精品课件
4
（5）位阻作用
两个颗粒互相接触时，受外力作用以及浓度等因素 的影响，吸附层中的物质将重新调整以建立新的平衡。 如果吸附层中的物质为小分子或小离子，它们的扩散 速度很大，可以在很短时间内达到新的平衡；如果是 长链状的表面活性剂或高分子时，其调整速度非常缓 慢，短时间内难以建立新的平衡，此时颗粒间就会产 生位阻作用。
第七章 粉体的分散与表面处理
7.1 粉体的分散
7.1.1 颗粒间的作用力 7.1.2 颗粒的分散原理 7.1.3 粉体的分散方法 7.1.4 颗粒分散性的表征与评价
7.2 粉体的表面处理
7.2.1 粉体处理的方法及工艺 7.2.2 表面处理剂
精品课件
1
7.1 粉体的分散
7.1.1 颗粒间的作用力
主要分为短程作用力和长程作用力 短程力作用范围小于2nm，长程力作用范围5～100nm
如果颗粒的润湿性良好（趋近于0），颗粒与颗粒 间相互接触（a=0），且在10-40°之间时，毛细管 作用力近似为：
H(1.4~1.8)r
精品课件
7
7.1.2 颗粒的分散原理
（1）颗粒的分散原则
润湿原则与表面力原则
（2）颗粒的润湿
固体颗粒在液体中的润湿性常用润湿接触角来度量
＞＞/2 完全不润湿
/2＞＞0 部分润湿或有限润湿
精品课件
16
（2）沉淀反应处理
将一些无机物质沉积到颗粒的表面，形成异质包覆 层，达到表面处理的目的。由于在颗粒表面形成特殊 包覆层，因此可产生光、电、磁及抗菌等功能
（3）机械力化学处理
利用粉碎及其他强烈机械作用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、溶解性能、 化学吸附和反应活性等
＝0
完全润湿或称铺展
润湿过程也可以用铺展系数S1/s来表示： S1/s＝s/g-(s/l+l/g)＝l/g(cos-1)
精品课件
8
可添加润湿剂或浸润剂，或对粉体进行表面处理， 以改善浸润条件
（3）颗粒悬浮液的分散状态及判据
两种不同的分散状态：一种是形成团聚体，即单一 颗粒由于互相吸引，形成较大的二次颗粒；另一种是 颗粒之间互相排斥，形成稳定的分散体系
13
（5）分散剂分散
分散剂的主要作用：增大颗粒表面电位的绝对值， 提高颗粒间的静电排斥力；增强颗粒间的位阻效应； 调控颗粒表面极性，增强介质对颗粒的润湿性，增强 溶剂化膜作用
根据组成和结构的不同，分散剂可分为无机分散剂 和有机分散剂。根据不同的应用领域，分散剂又可分 为无机电解质类分散剂、表面活性剂和偶联剂等
对粉体进行机械力化学处理的设备主要是种类型的 球磨机或研磨机
精品课件
17
（4）胶囊化处理
利用化学方法、物理化学方法或机械物理方法，在 颗粒表面上覆盖均质且有一定厚度的薄膜，使之形成 具有壳体结构的微小胶囊，达到表面处理的目的
（5）高能表面处理
利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子体照射和 电子束辐射等方法，改变颗粒的结构、电极电位、吸 附性和润湿性等，达到对粉体进行表面处理的目的
（2）双电层静电作用能及作用力
来自于扩散层中的离子互相靠近时产生的排斥或吸 引作用
（3）溶剂化膜作用能
颗粒在液体介质中，由于其表面极性区域对附近的
溶剂分子产生极化作用，在颗粒表面会形成溶剂化膜，
并产生溶剂化作用：
U sU 0sexh p/h (0)
（4）疏水作用
由于颗粒表面与水的极性差异而导致的一种粒间相
精品பைடு நூலகம்件
10
（2）机械搅拌分散
指通过强烈的机械搅拌引起液流强湍流运动而造成 颗粒聚团碎解，其必要条件是机械对液流的剪切力及 压力大于颗粒间的黏着力
机械搅拌分散的时效性不长，即在停止机械作用一 定时间后颗粒可能重新团聚
精品课件
11
（3）超声波分散
作用方式包括两个方面： 在介质中产生空化作用 使悬浮体系中的各组分产生共振效应
按实际使用方法，分为表面化学包覆处理、机械化 学处理、胶囊式处理、高能表面处理和沉淀反应表面 处理
精品课件
15
（1）表面化学包覆处理
A、表面活性剂处理 软团聚和硬团聚的区别 基本作用：吸附并降低表面张力和胶团化作用 既可湿法进行，也可干法进行或干湿结合
B、偶联剂处理 可提高粉体与其他物质的相容性，在改善颗粒在有 机高聚物基料中的分散性的同时，增强两种不同性质 材料之间的结合力
液体介质中颗粒间的主要长程作用力有：范德华力、 双电层静电作用力、位阻排斥力、溶剂化膜作用力、 疏水作用力以及偶极作用力和磁作用力等
精品课件
2
（1）范德华作用能及作用力
半 径 分 别 为 R1 和 R2 的 两 个 球 形 颗 粒 ， 当 间 距 为 h 时 （h<<R），其作用能UA和作用力F分别为:
低频时易产生空化作用，高频时易产生共振作用
强度不宜过大，否则由于热能和机械能的增加，颗 粒碰撞的频率也增加，反而导致颗粒团聚
精品课件
12
（4）静电分散
静电分散就是给颗粒荷上相同极性的电荷，利用库 仑斥力使颗粒分散，表面处理、电极电压、颗粒粒径 和湿度都是影响静电分散的重要因素
静电分散的时效性不长
精品课件
7.1.4 颗粒分散性的表征与评价
包括沉降天平法、粒度分布测量法、图像分析法、 扫描和透射电镜法、黏着力法等
精品课件
14
7.2 粉体的表面处理
表面处理的目的：改善或改变粉体的分散性；提高 颗粒的表面活性；使颗粒表面产生新的物理、化学、 机械性能以及新的功能；改善或提高粉体与其他物质 之间的相容性
7.2.1 粉体表面处理的方法及工艺