粉末粒子

粉末的表面改性在很大程度上是通过表面改性剂在粉末表面的作用来实现的. 因此, 表面改性剂的配方（品种）, 用量和使用量对粉体表面改性效果和改性后产品的使用性能有重要影响.   表面改性剂的配方具有很强的针对性, 这是, 它具有“一钥匙开一锁”的特点。, 其中主要包括品种的选择, 剂量和用法的确定. 1. 表面改性剂的筛选   选择表面改性剂品种的主要考虑因素是粉体原料的性能, 产品的用途或应用领域, 还有过程等因素, 价格与环保.   (1)粉体原料性能   粉体原料的性质主要是酸性, 碱度, 表面结构和官能团, 吸附和化学反应特性, 等. 应尽量选择能与粉体颗粒表面发生化学反应或化学吸附的表面改性剂, 因为在后续应用过程中，物理吸附在强烈的搅拌或挤压下很容易解吸. 例如, 硅酸矿物的表面，如石英, 长石, 云母, and kaolin can bond with silane coupling agents to form a relatively strong che云母l adsorption; however, 硅烷偶联剂一般不能与碳酸盐碱性矿物发生化学反应或化学吸附, 而钛酸盐和铝酸盐偶联剂在一定条件下和一定程度上可以对碳酸盐碱性矿物进行化学吸附. 因此, 硅烷偶联剂一般不适合作为碳酸盐碱性矿物粉体的表面改性剂, 如轻质碳酸钙和重质碳酸钙.   (2)产品使用   产品的使用是选择表面改性剂时最重要的考虑因素. 不同的应用领域对粉体的应用性能有不同的技术要求, 如表面润湿性, 可分散性, pH值, 遮盖力, 耐气候性, 光泽, 抗菌性能, 防紫外线, 等. 这就是为什么要根据其用途选择表面改性剂的原因之一. 例如, 用于各种塑料的无机粉末（填料或颜料）, 橡胶, 粘合剂, 油性或溶剂型涂料需要良好的表面亲脂性, 这是, 与有机高分子基材有良好的亲和性或相容性, which requires the selection of 表面改性剂s that can make the inorganic powder surface hydrophobic and oleophilic; inorganic pigments used in ceramic blanks are not only required to have good 可分散性 in the dry state, but also require good affinity with inorganic blanks and be able to be evenly dispersed in the blanks; 表面改性剂s for inorganic powders (fillers or pigments) used in water-based paints or coatings require good 可分散性, 改性粉体在水相中的沉降稳定性和相容性. 无机表面改性剂的选择主要是根据应用领域粉末材料的功能要求来选择的. 例如, 使二氧化钛具有良好的耐候性和化学稳定性, 表面涂覆（膜）应采用SiO2和Al2O3, 并使白色云母颜料具有良好的珠光效果, 表面涂覆（膜）应使用TiO2. 同时，不同的应用系统具有不同的组件. 选择表面修饰剂时, 还必须考虑与应用系统组件的兼容性和兼容性，以避免系统中其他组件因表面改性剂而失效.   (3)修改过程   改性过程也是选择表面改性剂的重要考虑因素之一, 比如温度, 压力和环境因素. 所有的有机表面改性剂在一定温度下都会分解. 例如, 硅烷偶联剂的沸点根据类型在100 ~ 310℃之间变化. 因此, 所选表面改性剂在使用过程中的分解温度或沸点最好高于加工温度.   目前，表面改性工艺主要采用干法和湿法两种方法. 对于干燥过程, 不需要考虑其水溶性, 但是对于湿法, 必须考虑表面改性剂的水溶性, 因为只有当它溶于水时，才能在潮湿的环境中与粉末颗粒充分接触并发生反应. 例如, 硬脂酸可用于碳酸钙粉的干法表面改性（直接或溶解于有机溶剂后）。. 然而, 湿式表面改性, 如果直接添加硬脂酸, 不仅难以达到预期的表面改性效果（主要是物理吸附）, 而且利用率也很低. 过滤后表面改性剂损失严重, 滤液中有机物排放超标. 其他类型的有机表面改性剂也有类似的情况. 因此, 不能直接溶于水但必须在潮湿环境中使用的表面改性剂, 它们必须皂化, 预先氨化或乳化的，使它们能溶解和分散在水溶液中.   (4)价格和环境因素   最后，表面改性剂的选择还应考虑价格和环境因素. 在满足应用性能要求或优化应用性能的前提下, 尽量使用较便宜的表面改性剂，以降低表面改性的成本. 同时要注意选择不污染环境的表面改性剂. 2. 表面改性剂的用量   从理论上讲, 在颗粒表面实现单层吸附所需的用量为最佳用量, 哪一个与粉体原料的比表面积和表面改性剂分子的横截面积有关, 但这个用量不一定是达到100%覆盖时表面改性剂的用量. 用于无机表面涂层改性, 不同的涂覆速率和涂覆层厚度会表现出不同的特性, 比如颜色, 光泽, 等. 因此, 实际最佳投加量应通过改性试验和应用性能试验确定. 这是因为表面改性剂的用量不仅与表面改性剂在表面改性过程中的分散和涂层的均匀性有关, 还要对应用系统对粉体原料的表面性能和技术指标提出具体要求.   湿法改性, 表面改性剂在粉末表面的实际涂敷量不一定等于表面改性剂的用量, 因为总有一部分表面改性剂不能与粉末颗粒发生反应，在过滤过程中丢失. 因此, 实际用量应大于实现单层吸附所需的用量. 3. 表面改性剂的使用方法   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着重要的影响. 良好的使用方法可以提高表面改性剂的分散程度和粉末的表面改性效果. 正相反, 使用方法不当，可能导致表面改性剂用量增加，改性效果达不到预期目的.   使用表面改性剂的方法包括制备, 使用两种以上表面改性剂时的分散和添加方法以及添加顺序.   (1)准备工作   表面改性剂的制备方法取决于表面改性剂的类型, 改造工艺和改造设备. 不同的表面改性剂需要不同的制备方法. 例如，对于硅烷偶联剂，硅烷醇粘合到粉末的表面. 因此, 达到良好的改性效果（化学吸附）, 加入前最好先水解. 使用前需稀释溶解的其他有机表面改性剂, 比如钛酸盐, 铝酸盐, 硬脂酸, 等.，相应的有机溶剂如无水乙醇、甲苯、乙醚、丙酮等. 是否应用于稀释和溶解. 用于有机表面改性剂，如硬脂酸、钛酸盐、铝酸盐等. 不直接溶于水的，用于湿改性工艺, 它们应该被皂化, 预先氨化或乳化成为可溶于水的产品.   (2)加法法   添加表面改性剂的最佳方法是使表面改性剂与粉末均匀、充分接触，以达到表面改性剂的高度分散和表面改性剂在颗粒表面的均匀涂覆. 因此, 最好采用连续喷涂或滴（加）法，与给粉速度挂钩. 当然, 只有连续粉末表面改性剂才能实现表面改性剂的连续添加.   无机表面改性剂的制备方法比较特殊, 需要考虑溶液pH等多种因素, 浓度, 温度, 和添加剂. 例如, 当二氧化钛被涂在白云母表面时, 硫酸钛或四氯化钛必须事先水解.   （三）加药顺序   当使用两种以上表面改性剂处理粉末时, 加入药物的顺序对最终的表面改性效果也有一定的影响. 确定表面改性剂添加顺序时, 首先要分析两种表面改性剂各自的作用和作用方式（主要是物理吸附还是化学吸附）. 一般来说, 首先加入起主要作用且以化学吸附为主的表面改性剂, 而后加入以物理吸附为主、起次要作用的表面改性剂.   例如, 当偶联剂和硬脂酸混合时, 一般来说, 应先加入偶联剂，后加入硬脂酸, 因为加入硬脂酸的主要目的是增强粉体的疏水性和亲脂性，减少偶联剂的用量和改性操作的成本.