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常見表面改性設備及其基本工藝特點
2014年11月26日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:11878
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      表面改性(活化)對改善粉體的性能,提高其實用價值和開拓應用領域的發展具有重要的實際意義。在塑料、橡膠、膠黏劑等高分子材料及復合材料中,非金屬粉體填料,如碳酸鈣、高嶺土、滑石、石英、硅灰石、石棉、氫氧化鎂、氫氧化鋁等,必須對填料表面改性,增強其與基質的相容性、分散性和機械強度及綜合性能。表面改性(活化)是填料由一般增量填料變為功能性填料所必要的加工手段之一,也是礦物填料表面改性主要的目的。礦物填料表面改性主要作用包括分散作用、降黏作用、增填作用、界面力學作用。最常用改性方法主要有表面化學改性法、包覆改性法、機械力化學改性法。涉及研究內容主要包括改性機理、改性劑、改性工藝與設備、過程控制、產品檢測評價等。


常見表面改性設備介紹   

    

       表面改性設備的種類較多,有專門設計的,也有從化工、塑料、粉碎等行業沿用過來的。有些設備不僅可用于表面改性或包覆,也可用于膠囊化和球形化處理等。


一、高速攪拌混合(捏合)機


      間歇式操作改性時間和溫度可調性大,對不同改性劑和(復)配方的工藝適應性強很適合中小批量粉體的表面化學改性,如偶聯劑特別是硅烷偶聯劑改性。操作條件包括轉速、溫度、時間、填充率、改性劑加入方式等。缺點是改性產品易出現團聚特別是硬團聚,改性產品批次質量穩定性較差勞動強度高,粉塵污染大


二、高頻振蕩活化機


      間歇式或連續式,有介質或無介質,加或不加改性劑。改性時間和溫度可調,操作條件包括頻率、振幅、流速或填充率等。很適合某些粉體的機械力化學改性,如粉煤灰、礦渣鋼渣、火山灰硅灰硅砂粉、水泥和混凝土其它填料、某些催化劑等;或某些特型顆粒(如薄壁空心、片狀、針狀)的無損包覆,如玻璃微珠、云母、纖維水鎂石、針狀硅灰石等 

                          

   

三、氣流沖擊包覆(整形)機


      閉環高速氣流沖擊循環式加工,間歇處理與計量給料聯動,系統連續自動運行。系統可以通過熱媒或冷媒來控制溫度;時間任意可調。可以采用惰性氣體作為介質。操作條件主要包括轉速、處理時間、溫度、氣氛、氣固兩相流濃度。適合粉體物料(如鋰電負極材料、顏料、無機填料、藥品、金屬粉、墨粉等)的包覆改性、膠囊化或包膜或緩釋、球形化等處理。如微米顆粒的納米化修飾,云母、碳酸鈣的二氧化鈦包覆,石墨的瀝青化包覆或球化,藥品或催化劑的緩釋控制等。


四、連續表面改性(涂覆)機


      主要適用于各種礦物填料的包覆改性,如碳酸鈣的硬脂酸包覆等處理量大、包覆率高、助劑添加量少、自動控制、連續生產,產品質量穩定,負壓輸送無粉塵污染。


      操作條件包括轉速、處理量、固氣比濃度等。利用強制渦流對物料和改性劑分散、混合以及機械力化學作用而實現改性。常見結構形式包括三轉子式、單轉子式、雙針盤式,均源自歐洲設計對加工工藝要求高,其制作質量會影響改性效果。另外各種設備的結構雖不同,但工作原理和使用工藝條件相似,因此具體哪種設備改性效果更好有待進一步考察,我們認為,總體改性效果主要取決于系統的工藝搭配及工藝參數。

                

                                              單轉子式(渦流轉子磨、錐形轉子)


                        

                                             雙轉子式(雙動力棒銷磨)


      改性的目的、方法、改性劑不同,工藝設備也不同,但改性的基本原則是以最少的包覆材料或成本,取得最高包覆率或改性效果。其基本工藝條件是: 1、改性劑采用稀釋、乳化、噴霧添加等措施提高分散度,最好與粉體連續給料聯動的連續噴霧或滴加。 2、改性劑和物料的精密計量與均勻添加和給料,保證二者配比率的瞬時精確度。 3、系統溫度與時間的調控要滿足改性機理或改性劑對工藝條件的要求,保證改性反應或包覆的充分性。4、設備操作條件佳。5、其它因素,如輔助配套設備打散機或分級機的使用,環境因素(溫度、濕度)等。


總結


       依據表面改性方法和改性劑種類和使用要求選擇正確改性工藝及設備。表面改性工藝要滿足改性劑的應用要求或應用條件,對改性劑分散性好,能實現改性劑在粉體表面均勻牢固包覆,工藝參數可控性好,產品質量穩定。表面改性設備操作特性也是判斷其性能的優劣關鍵因素。


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