粉体工程学 7 第七章　超细粉体的分散.pptx

第七章 超细粉体的分散 7.1、超细粉体的团聚 7.2　超细粉体的分散理论基础 7.2、超细粉体在液相中分散手段　 7.3、超细粉体在空气中分散手段 ;7.1 超细粉体的团聚;一、超细粉体团聚的原因;具体地说，有以4方面原因：;以1gNaCl立方晶体连续分割成小立方体的过程为例：; (3)当材料超细化至一定粒径以下时,颗粒之间的距离极短,颗粒之间的范德华力远远大于颗粒自身的重力,颗粒往往互相吸引团聚。;二、超细粉体团聚的种类;三、超细粉体形成团聚的机理;(2)毛细管吸附理论：在凝胶受热吸附水开始蒸发时，颗粒的表面部分裸露出来，而水蒸气则从孔隙的两端出去，由于毛细管力的存在，在水中形成静拉伸压强P，导致毛细管孔壁的收缩，形成凝胶的硬团聚。;四、超细粉体形成团聚对其应用的负面影响;7.2 超细粉体的分散理论基础;一、分散相与分散介质;分散剂的分类：无机电解质(水玻璃、六偏磷酸盐等) 　　　　　　　　表面活性剂: (十二烷基硫酸钠) 　　　　　　　　有机聚合物分散剂: (聚丙烯酸钠、聚羧酸盐);(1)表面活性剂：结构上由亲水基团与亲油基团组成;表面活性剂在固体表面的吸附情况(与浓度有关);(2)聚合物类分散剂：通过空间位阻效应来稳定分散体系 　　①必须能强力吸附在微粒表面，拥有特殊的锚固基团 ②分子中必须含有高分子链段，在溶剂中具有位阻稳定作用。;聚合物类分散剂在水相与有机介质中;聚合物分散剂在粉体颗粒表面的“锚固作用”过程：;②通过氢键的锚固作用;③通过极性基团产生锚固作用;④通过不溶性高分子链段形成锚固作用 　　（仅有范德华力相互作用）;三、超细粉体在液相介质中的稳定分散; (1)粉体于液相介质中分散的3个阶段 ： 　　①粉体颗粒的润湿阶段：在凝聚和团聚的粒子表面间，空气和水被分散介质所替换。固/气两相(粉体/空气)被转换成固/液两相(粉体/液相介质)。 ;粉体的润湿过程需满足以下方程：;②粉体颗粒团的分散或碎裂阶段：在机械能作用下(冲击和剪切力)，粉体的团聚态被打碎成较小的微粒，成为分散状态。;③阻止粉体颗粒重新聚集阶段：分散剂降低了粉体颗粒与介质界面的界面张力，提高分散体系稳定性，增加重新聚集的难度。;粉体在液相介质中分散的本质： 由溶剂来取代粉体颗粒间的水份和空气的过程; (2)维持粉体分散体系稳定的理论基础;颗粒之间的位能与相互距离的关系;　颗粒间静电力的稳定作用;Electric Double Layer Stabilization;例: zeta电位对SiO2颗粒的分散作用;;　空间位阻的稳定作用;聚合物分散后，使体系以斥力为主;0.03M NaNO3 poly (ethylene oxide) of 6,000 MW;7.3 超细粉体在液相中的分散手段;　　粉体颗粒在水中分散表现为粉体的润湿过程，常用润湿平衡接触角(θ)来衡量粉体的表面润湿性。;选用分散介质原则：相同极性原理　 粉体在液相介质中的接触角越小，则其分散性越好！;二、化学法调控分散; 　b、空间位阻稳定机理：通过加入不荷电的高分子聚合物，利用其吸附膜厚(与双电层厚度相当)，产生强大的空间位阻排斥效应，阻止颗粒的团聚。如聚丙烯酸钠、聚羧酸盐等高分子聚合物，可引起空间位阻效应。; 　c、静电-空间位阻稳定机理：通过加入高分子聚合物电解物(溶液中会解离)，吸附在粒子上后，聚合物电解质本身所带电荷以排斥周围粒子的靠近，另外，吸附的聚合物膜也有空间位阻效应，阻止粒子的靠近。; 　利用机械搅拌产生的流体剪切力和压应力，使粉体聚团碎解。 机械分散法可分为：研磨、普通球磨、振动球磨、胶体磨、空气磨、机械搅拌等 ;高剪切分散乳化机;　(2)超声高效分散;超声强化WS2在润滑油中的分散;SiO2胶体颗粒超声分散前后的分散状态 a、分散前(相邻颗粒团聚)；b、分散后(颗粒之间没有接触);7.4 超细粉体在空气中的分散;一、超细粉体在空气中相互作用力;　　超细粉体中范德华力是长程力：一般对于分子之间的范德华力，作用距离约1nm，属短程力；但粉体中因存在多个颗粒的综合相互作用，其作用距离达50nm，就属长程力。;　(2)静电力;　(3)液桥力;二、超细粉体在空气中的分散手段;　(3) 表面改性分散;　(4) 静电分散