微信公众号

让供应商找上门

发布采购单

粉体表面改性剂选择原则、用量和用法

   2024-03-21 粉体技术网2270
核心提示:表面改性剂的配方(品种、用量和用法)对粉体表面的改性效果和改性后产品的应用性能有重要影响。表面改性剂配方具有针对性很强,即具有“一把钥匙开一把锁”的特点,主要包括选择品种、确定用量和用法等内容。

粉体的表面改性在很大程度上是通过表面改性剂在粉体表面的作用来实现的。因此,表面改性剂的配方(品种、用量和用法)对粉体表面的改性效果和改性后产品的应用性能有重要影响。表面改性剂配方具有针对性很强,即具有“一把钥匙开一把锁”的特点,主要包括选择品种、确定用量和用法等内容。

1、表面改性剂的筛选
(1)粉体原料的性质
粉体原料的性质主要是酸、碱性、表面结构和官能团、吸附和化学反应特性等,应尽可能选择能与粉体颗粒表面进行化学反应或化学吸附的表面改性剂,因为物理吸附在其后应用过程中的强烈搅拌或挤压作用下容易脱附。
例如,石英、长石、云母、高岭土等呈酸性的硅酸盐矿物表面可以与硅烷偶联剂进行键合,形成较牢固的化学吸附;而钛酸酯和铝酸酯类偶联剂则在一定条件下和一定程度上可以与碳酸盐类碱性矿物进行化学吸附作用。
(2)产品的用途
产品的用途是选择表面改性剂最重要的考虑因素,同时还须考虑与应用体系组分的相容性和配伍性,例如:

  • 要想增强无机粉体与有机高分子聚合物的相容性和在有机质中的分散性,以提高材料的机械强度和综合性能,可选择有机表面改性;

  • 要想得到新型矿物层间化合物,如黏土或石墨层间化合物,可选择插层改性;

  • 要想代替白炭黑及补充白炭黑在某些性能上的不足,可选择表面包覆二氧化硅;

  • 要想代替钛白粉或减少钛白粉用量,可选择表面包覆二氧化钛;

  • 要想提高橡胶制品的某些特殊性能,可选择表面包覆金属颗粒;

  • 要想提高制品的光学效益和视觉效果,可选择表面包覆氧化钛、氧化铬、氧化铁等金属氧化物。


(3)改性工艺
改性工艺也是选择表面改性剂的重要考虑因素之一,如温度、压力以及环境因素等。所有的有机表面改性剂都会在一定的温度下分解,如硅烷偶联剂的沸点依品种不同在100~310℃之间变化。因此,所选择的表面改性剂的分解温度或沸点最好高于应用时的加工温度
对于湿法工艺要考虑表面改性剂的水溶性,因为只有能溶于水才能在湿式环境下与粉体颗粒充分地接触和反应。例如碳酸钙粉体在湿法表面改性时,如直接添加硬脂酸,不仅难以达到预期的表面改性效果(主要是物理吸附),而且利用率低,过滤后表面改性剂流失严重,滤液中有机物排放超标。因此,对于不能直接水溶而又必须在湿法环境下使用的表面改性剂,必须预先将其皂化、铵化或乳化,使其能在水溶液中溶解和分散。
(4)价格和环境因素
在满足应用性能要求或应用性能优化的前提下,尽量选用价格较便宜的表面改性剂,以降低表面改性的成本。同时要注意选择不对环境造成污染的表面改性剂。
2、表面改性剂的用量
理论上在颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量为最佳用量,该用量与粉体原料的比表面积和表面改性剂分子的截面积有关,但这一用量不一定是100%覆盖时的表面改性剂用量,对于无机表面包覆改性,不同的包覆率和包膜层厚度可能表现出不同的特性,如颜色、光泽等。因此,实际最佳用量的确定还是要通过改性试验和应用性能试验来确定,这是因为表面改性剂的用量不仅与表面改性时表面改性剂的分散和包覆的均匀性有关,还与应用体系对粉体原料的表面性质和技术指标的具体要求有关。
对于湿法改性,表面改性剂在粉体表面的实际包覆量不一定等于表面改性剂的用量,因为总是有一部分表面改性剂未能与粉体颗粒作用,在过滤时被流失掉了。因此,实际用量要大于达到单分子层吸附所需的用量。
3、表面改性剂使用方法
表面改性剂的使用方法是表面改性剂配方的重要组成部分之一,对粉体的表面改性效果有重要影响,好的使用方法可以提高表面改性剂的分散程度和与粉体的表面改性效果,反之,使用方法不当就可能使表面改性剂的用量增加,改性效果达不到预期目的。
表面改性剂的用法包括配制、分散和添加方法以及使用两种以上表面改性剂时加药顺序。
(1)配制
表面改性剂的配制方法要依表面改性剂的品种、改性工艺和改性设备而定。不同的表面改性剂需要不同的配制方法,例如,对于硅烷偶联剂,与粉体表面起键合作用的是硅醇,因此,要达到好的改性效果(化学吸附)最好在添加前进行水解。对于使用前需要稀释和溶解的其他有机表面改性剂,如钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸等要采用相应的有机溶剂,如无水乙醇、甲苯、乙醚、丙酮等进行稀释和溶解。对于在湿法改性工艺中使用的硬脂酸、钛酸酯、铝酸酯等不能直接溶于水的有机表面改性剂,要预先将其皂化、铵化或乳化为能溶于水的产物。
(2)添加方法
添加表面改性剂的最好方法是使表面改性剂与粉体均匀和充分的接触,以达到表面改性剂的高度分散和表面改性剂在粒子表面的均匀包覆。因此,最好采用与粉体给料速度连动的连续喷雾或滴(添)加方式,当然只有采用连续式的粉体表面改性机才能做到连续添加表面改性剂。
无机表面改性剂的配制方法比较特殊,需要考虑溶液pH值、浓度、温度、助剂等多种因素。例如,白云母表面包覆二氧化钛时,要预先将硫酸氧钛或四氯化钛进行水解。
(3)加药顺序
在选用二种以上的表面改性剂对粉体进行处理时,加药顺序也对最终表面改性效果有一定影响。在确定表面改性剂的添加顺序时,首先要分析二种表面改性剂各自所起的作用和与粉体表面的作用方式(是物理吸附为主还是化学吸附为主)。一般来说先加起主要作用和以化学吸附为主的表面改性剂,后加起次要作用和以物理吸附为主的表面改性剂
例如混合使用偶联剂和硬脂酸时,一般来说,应先加偶联剂,后加硬脂酸,因为添加硬脂酸的主要目的是强化粉体的疏水亲油性以及减少偶联剂的用量、降低改性作业的成本。


声明:贵在分享,如有侵权请告知删除!

 
举报收藏 0打赏 0评论 0
 
更多>同类资讯
  • caco3
    加关注0
  • 没有留下签名~~
推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  隐私政策  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  冀ICP备15025522号-1  |  冀公网安备13012102000097号