无机粉体的表面处理方法

  

   无机粉体在制备与应用中遇到的关键问题:

   1、粉体的团聚与分散

   2、无机粉体与有机介质的结合性能。

   解决问题的途径:对粉体进行表面处理。

 

   传统的表面处理方法:分为无机粉体的表面修饰和表面包覆。

 

一、无机粉体的表面修饰

   利用有机物改善粉体的表面化学与物理的特性,同时,在提高粉体分散性的过程中也可以给粉体带来新的特性。

   有机改性剂通过物理和化学吸附作用,在无机粉体表面形成均匀致密的包覆层。

 

   1、物理吸附:通过有机改性剂与无机粉体颗粒表面之间的范德华力、静电引力等物理作用产生。

   2、化学吸附:利用无机粉体颗粒外表面的官能团等与有机改性剂之间的化学反应连接在一起。

 

二、无机粉体的表面包覆

   通过有机表面活性剂改变粉体的表面能,进而改变粉体在分散体系中相界面之间的界面张力,在粉体表面形成一层吸附膜,以此来改变粉体的表面特性,使无机粉体颗粒之间相互分离,并赋予粉体新的特性。

 

   无机粉体表面包覆主要包括如下方法:

   1、机械混合法:机械混合法是利用冲击力、摩擦力等机械力将改性剂均匀分布在无机粉体表面,各组分之间相互扩散渗透,形成包覆层。目前主要的应用技术有球磨法和高速气流冲击法。

   2、气相沉积法:此方法主要包括化学气相沉积法和雾化液滴沉积法,其原理都是利用在过饱和体系中,改性剂在无机粉体颗粒表面形成一层、或多层膜,实现对超细粉体颗粒的包覆。处理剂可为无机物或有机物。

   3、化学液相法:在溶剂环境中进行化学反应,使得表面改性剂对超细粉体颗粒进行表面包覆。常用的化学液相法主要包括沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法等。

 

   传统处理方法用的是小分子量的处理剂,如硬脂酸、醇胺类、酯类(如酞酸酯、铝酸酯)、硅烷类等有机物。处理过程时间相对较长、可能需要加温、需用有机溶剂,经有机物处理的粉体通常只能用于非水性体系。

 

   只有用无机物、或水性醇胺类包覆的粉体,能用于水性体系。只用无机物包覆,存在无机粉体与有机介质的偶联问题。

 

三、超分散剂(偶联型)表面处理

 

   与传统的表面处理方法相比,超分散剂表面处理以水为处理介质、在常温下进行,操作简单、节能、环保、安全。经处理的粉体具有优异的应用性能。

 

   1、水湿式处理,可直接加入湿式粉磨机、混合/搅拌机内,与粉体充分混合/搅拌均匀。约10-30分钟,即可完成。然后将处理后的粉体干燥。

   2、干式粉体处理,利用高速混合机,将分散剂采用连续喷雾的方式加入,并充分混合均匀。

   3、超分散剂表面处理机理与性能

 

   通过分子主链上的多种锚固基团,快速、牢固地吸附在粉体颗粒表面;长分子支链提供强大的空间位阻作用,使粉体颗粒无论在水性、还是非水性体系,都能快速地被湿润、分散。

   在液体体系,通过分子主链上的多种活性基团,与体系的反应性物质反应,能起到偶联的作用,显著改善无机颗粒与有机物质的结合性能。

   在有机固体材料的混炼加工过程中,加入的经表面处理的粉体,除活性基团的偶联作用外,还可通过超分散剂上的长分子支链(分子量达1500以上),与有机材料缠结/熔融在一起,使无机粉体与有机材料完全结合,显著改善材料的各项性能。

 

   经超分散剂处理的粉体,吸油值明显减少;大幅提高无机粉体在有机介质(材料)的饱和填充量。

 

   4、适用范围

   各种无机粉体的表面处理,如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛等粉体。经处理的粉体同时适用于水性、油性体系。

 

   5、更小的用量

 

   用量为粉体重量的0.1%-0.8%(固体重量)。用量与粉体的细度有关,粉体越细,用量越大。如细度为400目的粉体,推荐用量为约0.1%-0.15%(固体量)。粉体更细时,推荐用较大的用量。

 

   通用型超分散剂SPT-D1261,特别是偶联型超分散剂SPT-D1262的成功应用,为无机粉体的表面处理技术,提供了新的途径,处理后的粉体具有更好的分散效果与应用性能,而且对环境友好。

 

四、注意事项

 

    1、不能用传统的“悬浮法”测定粉体的“活化度”,因处理后的粉体,既亲水、又亲油。同时适用于水性、油性体系。

 

    2、吸油值大小,并不能完全反映经处理后的粉体,在各种介质的饱和填充量。应单独测试。

 

 

 

 

  


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