وبلاگ

اصلاح سطح پودرها تا حد زیادی از طریق اعمال اصلاح کننده های سطح روی سطح پودر به دست می آید. بنابراین، فرمول اصلاح کننده های سطح (تنوع، دوز و کاربرد) تأثیر مهمی بر اثر اصلاح سطح پودر و عملکرد کاربرد محصول اصلاح شده دارد.

فرمول اصلاح کننده های سطح بسیار هدفمند است، یعنی دارای ویژگی های "یک کلید یک قفل را باز می کند" که عمدتاً شامل انتخاب انواع، تعیین دوز و استفاده است.

1. غربالگری اصلاح کننده های سطح

ملاحظات اصلی برای انتخاب گونه های اصلاح کننده سطح، خواص مواد خام پودری، هدف یا زمینه کاربرد محصول و عواملی مانند فرآیند، قیمت و حفاظت از محیط زیست است.

(1) خواص مواد خام پودر

خواص مواد خام پودری عمدتاً اسیدیته، قلیاییت، ساختار سطحی و گروههای عاملی، ویژگیهای جذب و واکنش شیمیایی و غیره است. اصلاحکنندههای سطحی که میتوانند به صورت شیمیایی یا شیمیایی با سطح ذرات پودر واکنش دهند، باید تا حد امکان انتخاب شوند، زیرا ممکن است انتخاب شوند. جذب فیزیکی به راحتی تحت هم زدن یا اکستروژن قوی در طول کاربرد بعدی جذب می شود. برای مثال، سطوح کانیهای سیلیکات اسیدی مانند کوارتز، فلدسپات، میکا و کائولن میتوانند با عوامل جفتکننده سیلان پیوند داشته باشند تا جذب شیمیایی نسبتاً قوی ایجاد کنند. با این حال، عوامل جفت کننده سیلان به طور کلی نمی توانند واکنش شیمیایی یا جذب شیمیایی با کانی های قلیایی کربناته داشته باشند، در حالی که عوامل جفت کننده تیتانات و آلومینات می توانند تحت شرایط خاص و تا حد معینی با مواد معدنی قلیایی کربناته جذب شیمیایی شوند. بنابراین، عوامل جفت کننده سیلان به طور کلی برای استفاده به عنوان اصلاح کننده سطح پودرهای معدنی قلیایی کربناته، مانند کربنات کلسیم سبک و کربنات کلسیم سنگین مناسب نیستند.

(2) استفاده از محصول

استفاده از محصول مهمترین نکته در انتخاب یک اصلاح کننده سطح است. زمینه های کاربردی مختلف دارای الزامات فنی متفاوتی برای عملکرد کاربرد پودرها هستند، مانند ترشوندگی سطح، قابلیت پخش، مقدار pH، قدرت پنهان کردن، مقاومت در برابر آب و هوا، براقیت، خواص ضد باکتریایی، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش و غیره. این یکی از دلایلی است که اصلاح کننده های سطح باید با توجه به کاربرد آنها انتخاب شوند. به عنوان مثال، پودرهای معدنی (پرکننده یا رنگدانه) مورد استفاده در پلاستیکها، لاستیکها، چسبها، پوششهای روغنی یا حلالدار، نیاز به چربی دوستی سطحی خوبی دارند، یعنی میل ترکیبی یا سازگاری خوب با مواد پایه پلیمری آلی، که مستلزم انتخاب اصلاحکنندههای سطحی است. که می تواند سطح پودر معدنی را آبگریز و اولئوفیل کند. رنگدانههای معدنی مورد استفاده در بلنکهای سرامیکی نه تنها به پراکندگی خوب در حالت خشک نیاز دارند، بلکه نیاز به میل ترکیبی خوبی با مواد معدنی دارند و میتوانند به طور یکنواخت در قسمتهای خالی پراکنده شوند. اصلاحکنندههای سطحی برای پودرهای معدنی (پرکنندهها یا رنگدانهها) که در رنگها یا پوششهای مبتنی بر آب استفاده میشوند، به پراکندگی خوب، پایداری تهنشینی و سازگاری پودرهای اصلاحشده در فاز آب نیاز دارند. انتخاب اصلاحکنندههای سطح معدنی عمدتاً بر اساس نیازهای عملکردی ماده پودر در زمینه کاربرد است. به عنوان مثال، برای اینکه دی اکسید تیتانیوم مقاومت خوبی در برابر هوا و پایداری شیمیایی داشته باشد، باید از SiO2 و Al2O3 برای پوشش سطح (فیلم) استفاده کرد و برای اینکه رنگدانه های میکای سفید دارای اثر مرواریدی خوب باشند، باید از TiO2 برای پوشش سطح (فیلم) استفاده کرد. در عین حال، سیستم های کاربردی مختلف دارای اجزای متفاوتی هستند. هنگام انتخاب یک اصلاح کننده سطح، سازگاری و سازگاری با اجزای سیستم کاربردی نیز باید در نظر گرفته شود تا از خرابی سایر اجزای سیستم به دلیل اصلاح کننده سطح جلوگیری شود.

(3) فرآیند اصلاح

فرآیند اصلاح نیز یکی از ملاحظات مهم برای انتخاب یک اصلاح کننده سطح مانند دما، فشار و عوامل محیطی است. تمام اصلاح کننده های سطح آلی در دمای معینی تجزیه می شوند. به عنوان مثال، نقطه جوش عامل جفت کننده سیلان بسته به نوع آن بین 100 تا 310 درجه سانتیگراد متغیر است. بنابراین، دمای تجزیه یا نقطه جوش اصلاح کننده سطح انتخاب شده ترجیحاً بالاتر از دمای پردازش در طول کاربرد است.

در حال حاضر، فرآیند اصلاح سطح عمدتاً از دو روش استفاده می کند: روش خشک و روش مرطوب. برای فرآیند خشک، نیازی به در نظر گرفتن حلالیت آن در آب نیست، اما برای فرآیند مرطوب، حلالیت اصلاح کننده سطحی در آب باید در نظر گرفته شود، زیرا تنها زمانی که در آب محلول باشد میتواند به طور کامل با ذرات پودر تماس پیدا کند و واکنش نشان دهد. در محیط مرطوب به عنوان مثال، اسید استئاریک را می توان برای اصلاح سطح خشک پودر کربنات کلسیم (به طور مستقیم یا پس از حل شدن در یک حلال آلی) استفاده کرد. با این حال، در اصلاح سطح مرطوب، اگر اسید استئاریک مستقیماً اضافه شود، نه تنها دستیابی به اثر اصلاح سطح مورد انتظار (عمدتاً جذب فیزیکی) دشوار است، بلکه میزان استفاده نیز پایین است. اصلاح کننده سطح پس از فیلتراسیون به طور جدی از بین می رود و انتشار مواد آلی در فیلتر از حد استاندارد فراتر می رود. سایر انواع اصلاح کننده های سطحی آلی نیز موقعیت های مشابهی دارند. بنابراین، برای اصلاحکنندههای سطحی که نمیتوانند مستقیماً در آب حل شوند، اما باید در محیط مرطوب استفاده شوند، باید از قبل صابونی، آمونیزه یا امولسیون شوند تا بتوان آنها را در محلول آبی حل و پراکنده کرد.

(4) قیمت و عوامل محیطی

در نهایت، انتخاب اصلاحکنندههای سطح باید قیمت و عوامل محیطی را نیز در نظر بگیرد. با فرض برآوردن الزامات عملکرد برنامه یا بهینه سازی عملکرد برنامه، سعی کنید از یک اصلاح کننده سطح ارزانتر برای کاهش هزینه اصلاح سطح استفاده کنید. در عین حال به انتخاب یک اصلاح کننده سطحی که محیط را آلوده نمی کند توجه کنید.

2. دوز اصلاح کننده سطح

از نظر تئوری، دوز مورد نیاز برای رسیدن به جذب تک لایه روی سطح ذرات، دوز بهینه است که مربوط به سطح ویژه ماده خام پودری و سطح مقطع مولکول اصلاح کننده سطح است، اما این دوز زمانی که پوشش 100٪ به دست می آید، لزوماً دوز اصلاح کننده سطح نیست. برای اصلاح پوشش غیرآلی سطح، نرخ های مختلف پوشش و ضخامت لایه پوشش ممکن است ویژگی های متفاوتی مانند رنگ، براقیت و غیره را نشان دهد. بنابراین، دوز بهینه واقعی باید از طریق آزمایش های اصلاح و آزمایش های عملکرد کاربرد تعیین شود. این به این دلیل است که دوز اصلاح کننده سطح نه تنها به پراکندگی اصلاح کننده سطح در طول اصلاح سطح و یکنواختی پوشش مربوط می شود، بلکه به الزامات خاص سیستم کاربرد برای خواص سطح و شاخص های فنی پودر خام مربوط می شود. مواد

برای اصلاح مرطوب، مقدار پوشش واقعی اصلاح کننده سطح روی سطح پودر لزوماً برابر با دوز اصلاح کننده سطح نیست، زیرا همیشه بخشی از اصلاح کننده سطح وجود دارد که با ذرات پودر واکنش نشان نمی دهد و در طی آن از بین می رود. فیلتراسیون بنابراین، دوز واقعی باید بیشتر از دوز مورد نیاز برای دستیابی به جذب تک لایه باشد.

3. روش استفاده از اصلاح کننده های سطح

روش استفاده از اصلاح کننده های سطحی یکی از اجزای مهم فرمول اصلاح کننده سطحی است و تاثیر مهمی بر اثر اصلاح سطح پودرها دارد. یک روش خوب استفاده می تواند درجه پراکندگی اصلاح کننده های سطح و اثر اصلاح سطح پودرها را بهبود بخشد. در مقابل، روش نامناسب استفاده ممکن است میزان استفاده از اصلاح کننده های سطح را افزایش دهد و اثر اصلاح نتواند به هدف مورد انتظار دست یابد.

روش استفاده از اصلاح کننده های سطحی شامل روش های آماده سازی، پراکندگی و افزودن و همچنین ترتیب افزودن در هنگام استفاده از بیش از دو اصلاح کننده سطح می باشد.

(1) آماده سازی

روش تهیه اصلاح کننده های سطح به نوع اصلاح کننده های سطح، فرآیند اصلاح و تجهیزات اصلاح بستگی دارد. اصلاح کننده های سطحی مختلف به روش های آماده سازی متفاوتی نیاز دارند. به عنوان مثال، برای عوامل جفت کننده سیلان، سیلانول ها به سطح پودرها متصل می شوند. بنابراین، برای دستیابی به یک اثر اصلاحی خوب (جذب شیمیایی)، بهتر است قبل از افزودن هیدرولیز شود. برای سایر اصلاحکنندههای سطح آلی که باید قبل از استفاده رقیق و حل شوند، مانند تیتانات، آلومینات، اسید استئاریک و غیره، باید از حلالهای آلی مربوطه مانند اتانول بی آب، تولوئن، اتر، استون و غیره برای رقیقسازی و انحلال استفاده کرد. . برای اصلاحکنندههای سطح آلی مانند اسید استئاریک، تیتانات، آلومینات و غیره که مستقیماً در آب مورد استفاده در فرآیند اصلاح مرطوب محلول نیستند، باید از قبل صابونی، آمونیزه یا امولسیون شوند تا به محصولاتی تبدیل شوند که میتوانند در آب حل شوند.

(2) روش جمع

بهترین راه برای افزودن اصلاحکنندههای سطحی این است که اصلاحکنندههای سطح و پودرها به طور یکنواخت و کامل در تماس باشند تا به درجه بالایی از پراکندگی اصلاحکنندههای سطحی و پوشش یکنواخت اصلاحکنندههای سطح روی سطح ذرات برسند. بنابراین، بهتر است از روش پاشش مداوم یا قطره (افزودن) مرتبط با سرعت تغذیه پودر استفاده کنید. البته، فقط یک اصلاح کننده سطح پودری پیوسته می تواند به افزودن مداوم اصلاح کننده های سطح دست یابد.

روش تهیه اصلاحکنندههای سطح معدنی نسبتاً خاص است و لازم است عوامل متعددی مانند pH محلول، غلظت، دما و مواد افزودنی در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، هنگامی که دی اکسید تیتانیوم روی سطح مسکوویت پوشانده می شود، تیتانیل سولفات یا تتراکلرید تیتانیوم باید از قبل هیدرولیز شوند.

(3) ترتیب افزودن داروها

هنگامی که بیش از دو اصلاح کننده سطح برای درمان پودر استفاده می شود، ترتیب افزودن داروها نیز تأثیر خاصی بر اثر اصلاح سطح نهایی دارد. هنگام تعیین ترتیب افزودن اصلاحکنندههای سطح، ابتدا باید نقش هر یک از دو اصلاحکننده سطح و نحوه عملکرد روی سطح پودر (اعم از اینکه عمدتاً جذب فیزیکی باشد یا جذب شیمیایی) را تجزیه و تحلیل کنیم. به طور کلی، اصلاح کننده سطحی که نقش اصلی را بازی می کند و عمدتاً از نظر شیمیایی جذب می شود، ابتدا اضافه می شود و اصلاح کننده سطحی که نقش ثانویه را بازی می کند و عمدتاً جذب فیزیکی است، بعداً اضافه می شود.

به عنوان مثال، هنگامی که یک ماده جفت کننده و اسید استئاریک مخلوط می شوند، به طور کلی، ابتدا باید عامل جفت کننده و بعداً اسید استئاریک اضافه شود، زیرا هدف اصلی از افزودن اسید استئاریک افزایش آب گریزی و چربی دوستی پودر است. و مقدار عامل کوپلینگ و هزینه عملیات اصلاح را کاهش دهید.