粉体表面处理技术

0.5
Ce（％）
0
123456 789
超分散剂在磁粉表面的吸附等温线 (Mn=1500)
超分散剂在磁粉表面的吸附参数
(Mn=700)
起始配比
Ｘ
Ma
Ca（%） δ（nm）δth（nm）
（mg/m2磁粉表面） （mg/m2磁粉表面）
1:2.0 1.74
9.14 19.0 10.4
1:1.3 1.90
12.1 15.7 13.8 5.32
平均
1.90
10.5
18.1 12.0
δth （nm）
11.4
·
23
超分散剂作用体系的流变性能
2,200 粘度 (cp) 2,000
1,800
1,600
1,400
1,200 1,000 0
用量 ( % ) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
超分散剂的最值用量
10,000 粘度 (cp)
3
H)2 2
3r2
H 2
·
15
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
·
16
传统润湿分散剂的局限性
1）亲水基结合力不强，易脱附 起亲水作用，不为颜料表面性质设计 2）亲油基为正构烷烃，相容性欠佳 非极性基团，不适应极性介质 3）亲油基太短，位阻不够 碳链长度不超过18个碳原子
……决定储存稳定性及最终实用性能
抗絮凝，抗沉降，抗浮色等
流动性，流平性，遮盖力
光
泽，亮度，着色强度
·
10
影响粉末分散性的基本因素
不可更改因素 粉体材料的化学成分 粉体形貌 粒径与粒径分布
可更改因素（提高分散性的手段) 1)干燥工艺 2)表面处理剂(改变表面能， 表面酸碱性 表面张力,表面化学位，表面官能团) 3)润湿分散剂(改变粉末/介质界面张力， 降低界面自由能，提高分散稳定性)
·
7
粉体表面改性剂
偶联剂 硅烷类；钛酸脂、铝酸脂、锆酸脂类 表面活性剂（离子型、非离子型） 有机聚合物、有机硅 不饱和有机酸、丙烯酸树脂 氢氧化物及其盐 超分散剂
·
8
颜料的表面处理
------超分散剂技术
·
9
超细粉末的分散性
粉末分散性的具体表现
粉末分散的难易程度
……决定加工能耗与时耗
分散粉体的稳定性
粉体表面处理技术
上海三正高分子材料有限公司
·
1
影响粉体性能的基本因素
粉末材料的化学成分 粉末材料的晶体结构 粉末材料的形貌特征 粒径 粒径分布 形状 粉末材料的表面性质 表面能 表面张力 表面化学位 表面官能团 表面酸碱性
·
2
粉体表面改性的目的
增加相容性 提高分散性 赋予新功能 着色力 遮盖力 耐侯性 耐热性 提高附加值 控制释放 环境保护
·
19
超分散剂的吸附形态
超分散剂在强极性 表面的单点化学吸附
超分散剂在弱极性
超分散剂通过表面增
表面的多点氢键吸附 效剂在非极性表面吸附
·
20
超分散剂作用机理示意图
锚固基团
颗粒
颗粒
溶剂化链
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21
超分散剂的吸附性能
Xap
MaCa
Rehacek方法
tgθ=Ma
直线
θ
Ca Ce
Xap Mo(Co Ce) X MoCo (Mo X Xsolv)Ce Ma X Xsolv Ca X / Ma Xap Ma(Ca Ce)
表面润湿性（接触角）
表面电性能
·
5
粉体表面改性方法
涂敷改性（冷法、热法） 石英砂涂敷树脂，提高铸造时粘结性
表面化学改性（主要方法） 颗粒表面性质、改性剂种类、用量用法 及工艺设备与操作条件
沉淀反应改性（钛白、云母）
机械化学改性
高能改性、酸碱处理等
·
6
粉体表面改性设备
高速混合（捏和）机 HYB高速气流冲击式粉体表面处理机 （东京理科大学、奈良机械制作所） 球磨机、砂磨机 液相表面处理 喷雾表面处理
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
2.01
11.3
17.8 12.9
1:1.0
1.80
9.81
18.3 11.2
·
11
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)
·
12
CH系列超分散剂
－－结构特征与应用特点
·
13
颜料分散的基本过程
1,000
CTPHSA-1 STPHSA-1 ATPHSA-1
MTPHSA-1 HTPHSA-1
用量 ( % )
100
0
1
2
3
4
5
6
7
超分散剂的降粘作用
14 剪切粘度Pa s .
12 10 8 6
10% HTPCL 5% JTPCL 20% CTPCL 15% ZTPCL—C1 10% STPCL 5% ZTPCL—1 10% ZTPCL—C3
·
17
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
·
18
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
1）润湿过程 液固界面取代气固界面；润湿角 2）破碎过程 外力作用；粒子团聚与破碎平衡 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
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14
润湿分散剂的作用机理
1）降低液 / 固界面张力
2）电荷稳定机理 双电层理论
3）空间稳定机理
熵排斥理论
渗透排斥理论
百度文库VR
NSKT(
d)22r
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Ma / ( s)
·
22
2.0 Xap（mg/m 2 磁粉） 1.5
起始配比1:1 起始配比1:1.3 起始配比1:2
2.0 Xap（mg/m 2磁粉） 1.5
起始配比 1:1. 起始配比 31:2
起始配比 1:1
1.0
1.0
0.5
Ce（%）
0
12
34
56 7 89
超分散剂在磁粉表面的吸附等温线 (Mn=700)
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3
改性技术的内容与发展趋势
粉体表面该性的原理和方法
表面改性剂
表面改性工艺与设备
改性过程的控制与产品检测技术
表面性能设计
改性产品年增长15% 新型表面改性剂及改性设备
超细化、活性化及晶体结构复杂化统一
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4
粉体的表面及界面性质
比表面积 比表面积=形状因子/（密度X平均粒径） 表面能 表面能=表面张力X比表面积 表面官能团 种类、数量与比例