Technologie de modification des revêtements inorganiques et organiques au dioxyde de titane
Le dioxyde de titane rutile est un semi-conducteur avec une largeur de bande interdite d'environ 3,0 eV. Il a une forte activité photocatalytique sans modification de surface, de sorte qu'il peut produire des radicaux libres d'oxygène hautement actifs sous le rayonnement des rayons ultraviolets solaires. , ce radical libre d'oxygène peut exercer une forte capacité d'oxydation, ce qui endommagera le milieu autour du dioxyde de titane et affectera la durée de vie du produit. Par conséquent, la modification de surface est une tâche extrêmement importante dans la production et le traitement du dioxyde de titane.
La modification de surface est l'utilisation d'additifs de modification pour réagir avec la surface du dioxyde de titane, modifiant ainsi les caractéristiques de surface et améliorant les performances du produit. À l'heure actuelle, la modification de surface du dioxyde de titane est grossièrement divisée en deux méthodes : revêtement inorganique et revêtement organique.
1. Revêtement inorganique de dioxyde de titane
Le revêtement inorganique consiste à revêtir la surface des particules de dioxyde de titane d'un film mince inorganique monocouche ou multicouche au moyen d'une réaction de sédimentation, formant une barrière entre les particules et le milieu, de manière à améliorer les performances du dioxyde de titane. La modification de surface inorganique du dioxyde de titane est généralement effectuée par un revêtement d'aluminium, un revêtement de silicium, un revêtement de zirconium et plusieurs méthodes de revêtement mixte.
Pour le revêtement de silicium, le film formé dans des conditions neutres et légèrement acides est relativement "duveteux", tandis que le film formé dans des conditions alcalines est relativement dense, généralement par hydrolyse du silicate de sodium pour générer du silicium Les micelles sont alors fixées à la surface du titane dioxyde de carbone à travers des liaisons Ti-O-Si, et en même temps, la formation de liaisons Si-O-Si peut également être utilisée pour garantir que le film est continu et uniforme.
Pour le revêtement d'aluminium, la liaison Ti-O-Al est formée par la réaction de OH-Al et du groupe -OH à la surface du dioxyde de titane. L'augmentation du nombre de grappes facilite l'enrobage. Dans le même temps, dans des conditions de pH élevé, le taux de croissance directionnel de OH-Al occupe une position dominante par rapport au taux de sédimentation lorsque la température est élevée, et la morphologie du film passe de couches uniformes et continues en forme de feuille à des flocs relativement lâches. .
Le revêtement inorganique est spécifiquement divisé en deux méthodes : revêtement sec et revêtement humide selon différentes méthodes de traitement.
(1) Revêtement sec de dioxyde de titane
Dans le revêtement sec, les halogénures métalliques sont généralement attachés à la surface du dioxyde de titane par pulvérisation d'air, et après torréfaction et oxydation, de la vapeur chaude est introduite pour favoriser son hydrolyse pour former un revêtement en film mince sur la surface des particules.
(2) revêtement humide de dioxyde de titane
Le revêtement humide est principalement réalisé en milieu aqueux, qui est également subdivisé en trois types : méthode d'ébullition, méthode de neutralisation et méthode de carbonisation.
2. Revêtement organique en dioxyde de titane
L'historique de développement du revêtement organique est plus court que celui du revêtement inorganique, mais il se développe très rapidement en raison des caractéristiques d'un faible dosage (généralement seulement 0,1% à 1% du poids du pigment) et d'un effet important. Il existe trois méthodes principales de revêtement organique en laboratoire, à savoir la méthode humide de dispersion à grande vitesse, la méthode de dispersion par vibration et la méthode de pulvérisation de machine à poudre de gaz. Dans le processus d'expérimentation quotidien, nous adoptons principalement la méthode humide de dispersion à grande vitesse pour le traitement.
Généralement, dans le processus de revêtement organique, une partie de l'agent de traitement organique est reliée à la surface du dioxyde de titane par adsorption physique, et l'autre partie réagit avec les groupes hydroxyle à la surface des particules, puis se combine étroitement avec le surface du dioxyde de titane. Des dispersants, des agents de couplage, des tensioactifs, etc. sont utilisés.
3. Revêtement composite au dioxyde de titane
Étant donné que le revêtement inorganique et le revêtement organique ont leur propre accent. D'une manière générale, le but principal du revêtement inorganique est de réduire l'activité photocatalytique du dioxyde de titane, d'améliorer sa résistance aux intempéries, augmentant ainsi la durée de vie du produit, tandis que le but principal du revêtement organique est d'améliorer la capacité de dispersion du produit dans différents milieux et stabilité de la dispersion.
Les deux méthodes ne peuvent pas se remplacer, donc dans les opérations d'application pratiques, le mode de fonctionnement du premier revêtement inorganique puis de la modification organique est principalement utilisé pour modifier la surface des particules de dioxyde de titane pour atteindre l'objectif, c'est-à-dire utiliser du silicium, inorganique soluble des sources telles que l'aluminium et le zirconium (tels que le dioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, etc.) complètent une ou même plusieurs couches de revêtements inorganiques dans leurs conditions de température et de pH appropriées respectives pour améliorer leur résistance aux intempéries. Sélectionnez ensuite une structure de pontage appropriée pour connecter des groupes d'acides gras ou d'acides aromatiques à forte hydrophilie afin d'améliorer sa dispersibilité dans l'eau et sa stabilité de dispersion.
Broyage de matières premières réfractaires
Le concassage est un processus essentiel dans l'industrie réfractaire. Les matières premières livrées à l'usine vont de la poudre à environ 350 mm, dont la plupart sont des blocs de plus de 25 mm. Le processus de broyage et la sélection des matières premières en usine sont la clé de la production de produits de haute qualité, qui ont un impact direct sur les propriétés du produit. De plus, du point de vue de la comptabilité analytique, la puissance consommée par les équipements de concassage et de concassage représente une part importante. Afin d'économiser de l'énergie et de réduire les coûts, il faut faire attention au processus de broyage.
L'essence du processus de broyage est liée aux facteurs suivants, c'est-à-dire surmonter la tension superficielle des particules de surface du matériau et surmonter l'attraction coulombienne entre les particules internes du matériau. Partant du concept de base du système de dispersion physique et chimique du silicate, il n'est pas difficile de voir que les particules du matériau broyé sont encore très grosses lorsqu'elles sont broyées pour la première fois, de sorte que la surface et l'énergie de surface des particules sont petites. , Il est difficile d'écraser le matériau en dessous de 1 μm (micron), plus la particule est petite, plus l'énergie de surface est élevée, donc lors de l'écrasement fin, plus d'énergie sera consommée pour surmonter l'énergie de surface. De plus, lors du broyage fin, en raison du mouvement thermique accéléré des particules, la probabilité de collision des particules augmente, et une coalescence et une coagulation peuvent également se produire. Par conséquent, le processus de concassage doit être organisé correctement et la méthode et l'équipement de concassage doivent être sélectionnés en fonction du degré de dispersion du produit final.
Le but du broyage :
(1) Le concassage est un maillon important de l'opération dans le processus d'enrichissement. Lors de la séparation et de l'enrichissement de particules du même composant à partir de minerai brut agrégé par deux minéraux différents ou plus, le minerai brut doit d'abord être broyé afin de distinguer par type.
(2) Afin de favoriser l'interaction entre les différentes phases, ou disperser uniformément les particules solides dans le liquide, par exemple, préparer de la boue.
(3) Préparez différentes tailles de particules en fonction des exigences du processus. Augmenter les défauts de réseau et la surface spécifique du matériau, accélérer les réactions physiques et chimiques et favoriser le frittage.
Les méthodes de broyage peuvent être grossièrement divisées en quatre types : extrusion, impact, broyage et fendage. La fonction de diverses machines de concassage est une combinaison des méthodes ci-dessus.
Le concassage est divisé en concassage à sec et concassage humide. Le concassage humide est principalement utilisé dans la production de céramiques ou de matériaux réfractaires spéciaux. Comparé au broyage à sec, il présente les avantages suivants :
(1) Le taux de broyage est important et la taille des particules du matériau broyé est petite.
(2) L'efficacité de broyage est élevée et le phénomène de "paroi de poudre" lors du broyage à sec n'est pas facile à produire (mais lorsque la taille des particules du produit broyé est inférieure à 0,01 mm, une agrégation de poudre se produira également);
(3) La perte par frottement de l'équipement et du corps de broyage est faible ;
(4) Bonne prévention de la poussière, propice à une production civilisée et à l'automatisation des processus.
De plus, il existe le concassage à basse température, le concassage à sec et le concassage auto-générateur basé sur l'impact et le frottement des matériaux broyés, qui sont classés en fonction du milieu de broyage.
Lors du concassage des matières premières, la densité volumique et l'indice de résistance du matériau sont d'une grande importance pour la sélection de l'équipement de concassage et l'analyse de l'efficacité du concassage.
Les caractéristiques et l'application de la poudre de zircone
La céramique de zircone est un nouveau type de céramique de haute technologie. En plus de sa haute résistance, de sa dureté, de sa résistance aux températures élevées, de sa résistance à la corrosion acide et alcaline et de sa stabilité chimique élevée, il présente également les caractéristiques de résistance aux rayures, d'absence de blindage de signal et d'excellentes performances de dissipation thermique. , En même temps, il a une forte usinabilité et un bon effet d'apparence, et convient à la production de masse.
1 Point de fusion élevé
Le point de fusion de la zircone est de 2715°C. Le point de fusion plus élevé et l'inertie chimique font de la zircone un bon matériau réfractaire.
2 Dureté élevée et bonne résistance à l'usure
Les céramiques de zircone ont une plus grande dureté et une meilleure résistance à l'usure. D'après les données spécifiques, la dureté Mohs de la céramique de zircone est d'environ 8,5, ce qui est très proche de la dureté Mohs du saphir 9, tandis que la dureté Mohs du polycarbonate n'est que de 3,0, la dureté Mohs du verre trempé est de 5,5 et la dureté Mohs d'alliage aluminium-magnésium La dureté Mohs du verre Corning est de 6,0 et la dureté Mohs du verre Corning est de 7.
3 Résistance et ténacité relativement élevées
Les céramiques de zircone ont une résistance élevée (jusqu'à 1500MPa). Bien qu'il existe un grand écart de ténacité par rapport à certains métaux, par rapport à d'autres matériaux céramiques, la céramique de zircone est considérée comme la meilleure du "cercle céramique" (1-35MPa .m1/2).
4 Faible conductivité thermique, faible coefficient de dilatation
La conductivité thermique de la zircone est la plus faible parmi les matériaux céramiques courants (1,6-2,03 W/(m.k)) et son coefficient de dilatation thermique est proche de celui du métal. Par conséquent, la céramique de zircone convient aux matériaux céramiques structuraux, tels que les pièces structurelles d'apparence de téléphone portable en céramique de zircone.
5 Bonnes performances électriques
La constante diélectrique de la zircone est 3 fois supérieure à celle du saphir, le signal est plus sensible et convient mieux aux patchs de reconnaissance d'empreintes digitales, etc. Du point de vue de l'efficacité du blindage, la céramique de zircone, en tant que matériau non métallique, n'a pas de blindage effet sur les signaux électromagnétiques, et n'affectera pas du tout la disposition de l'antenne interne, et peut être facilement intégré pour s'adapter à l'ère 5G.
Les céramiques de zircone sont largement utilisées dans l'industrie et la vie modernes. Présentons brièvement ses principales applications.
1 Téléphones portables et autres domaines électroniques 3C
Les céramiques de zircone n'ont pas de protection contre les signaux, résistent aux chutes, à l'usure et au pliage, et ont en même temps un aspect chaud et jade et une bonne sensation de main. Ils sont largement utilisés dans l'électronique 3C comme les téléphones portables. Principalement utilisé comme fond de panier de téléphone portable et autres pièces structurelles de téléphone portable.
2 Champ d'usure intelligent
Par rapport au métal, la céramique de zircone a une meilleure résistance à l'usure, une surface lisse, une bonne texture et aucune oxydation. Des marques bien connues telles que la célèbre marque suisse "Radar", Apple et Chanel ont lancé des montres en céramique haut de gamme.
3 Champ de communication optique
À l'heure actuelle, les férules et les manchons en céramique sont largement utilisés dans les connecteurs de connecteurs de fibres optiques. La virole en céramique en céramique à haute résistance et haute ténacité peut non seulement répondre aux exigences de haute précision, mais également avoir une longue durée de vie et une très faible perte d'insertion et perte de retour.
4 Domaine biomédical
En raison de leur résistance élevée, de leur ténacité élevée, de leur résistance à la corrosion, de leur résistance à l'usure et de leur bonne biocompatibilité, les matériaux céramiques à base de zircone sont les plus couramment utilisés dans le domaine de la biomédecine comme matériaux de restauration dentaire et couteaux chirurgicaux.
5 Domaine automobile
La conductivité thermique de la céramique de zircone est faible et le coefficient de dilatation thermique est relativement important, de sorte que les composants utilisés pour fabriquer la chambre de combustion du moteur ont une bonne isolation thermique et, en même temps, ils sont plus proches des matériaux métalliques en termes de dilatation thermique. . Il peut être utilisé comme plaque inférieure de culasse, chemise de cylindre, couronne de piston, siège de soupape, etc. Cependant, en raison des conditions de travail difficiles du moteur, la résistance des composants en céramique change considérablement à des températures élevées, il y a donc toujours un beaucoup de chemin à parcourir avant l'application commerciale.
6 Champ de bijoux
La céramique de haute précision et la poudre d'alliage de métaux précieux sont mélangées et cuites, et finalement intégrées dans la conception de bijoux après plusieurs procédures précises et strictes et plusieurs polissages à la machine. Cette céramique est non seulement légère et résistante à l'usure, mais possède également des propriétés anti-sensibilité et est agréable à porter.
7 Vie quotidienne
La céramique a les caractéristiques de résistance à haute température, résistance à la corrosion, résistance à l'oxydation, haute résistance, résistance à l'usure et propriétés antibactériennes naturelles, et peut être utilisée comme bols et cuillères en porcelaine, vases, couteaux en céramique, etc.
8 Autres champs
Les céramiques de zircone ont de bonnes propriétés mécaniques et sont résistantes à l'usure et à la corrosion. Ils peuvent être utilisés comme roulements en céramique et peuvent également être transformés en couteaux en céramique.
Préparation et situation actuelle de la poudre minérale non métallique ultrafine
Avec l'application des ressources minérales non métalliques dans divers domaines de l'économie et de la société, le développement des ressources minérales non métalliques a été considérablement renforcé. Étant donné que ces minéraux non métalliques sont utilisés dans de nombreux domaines, il existe une forme d'utilisation de la poudre, qui rend la poudre minérale non métallique dans l'industrie. La technologie de traitement met en avant des exigences plus élevées, telles que l'ultra-fin.
La poudre ultrafine fait référence à une série de matériaux ultrafins avec des tailles de particules allant du micromètre au nanomètre. À l'heure actuelle, la large application des poudres minérales non métalliques dans les nouveaux matériaux modernes de haute technologie est basée sur leurs fonctions uniques. La fonction de la plupart des minéraux non métalliques dépend de la taille, de la distribution et de la forme des particules. Tels que le renforcement ou le renforcement dans les matériaux composites à base de polymères, la résistance et la ténacité des matériaux céramiques, le taux de couverture, le pouvoir colorant en tant que pigments pour la fabrication du papier et les revêtements, et les propriétés électriques, magnétiques, optiques, d'absorption des ondes et de protection des poudres , catalyse, adsorption , rhéologie, antibactérien, décoloration, liaison, etc. sont tous liés à sa taille de particules, sa distribution granulométrique et sa forme de particules.
En raison de la poudre ultrafine, elle possède d'excellentes propriétés physiques et chimiques telles qu'une grande surface spécifique, une activité de surface élevée, une vitesse de réaction chimique rapide, une basse température de frittage, une résistance élevée du corps fritté, de bonnes performances de remplissage et de renforcement et un taux de couverture élevé. De nombreux domaines d'application nécessitent une granulométrie fine (micron ou submicron) de matières premières minérales non métalliques (matériaux).
À l'heure actuelle, dans le traitement de la poudre de minerai non métallique ultrafine, la méthode physique est la principale méthode de préparation. Et d'une manière générale, le processus de transformation des matières premières en poudre ultrafine est principalement divisé en deux étapes : le concassage et la classification. Le matériau entre d'abord dans l'équipement de concassage ultra-fin pour le concassage. Parce que la structure de chaque particule est différente, l'énergie requise pour le concassage est différente et la force reçue dans l'équipement de concassage n'est pas égale, de sorte que la forme et la taille des fines particules après le concassage ne sont pas les mêmes. , seule une partie des particules répond aux exigences granulométriques. Dans le processus de production proprement dit, les particules sont souvent entièrement broyées en prolongeant le temps de broyage pour respecter la norme de taille des particules, ce qui non seulement augmente la consommation d'énergie, mais peut également entraîner un broyage excessif. Par conséquent, il est nécessaire de séparer les particules avec la taille de particule requise dans le temps, de sorte que la technologie de classification ultrafine joue également un rôle important dans le processus de préparation de la poudre ultrafine.
À l'heure actuelle, l'équipement de broyage ultrafin couramment utilisé comprend principalement un broyeur à impact, un broyeur à agitation, un broyeur à jet et un broyeur vibrant. Quelle que soit l'évolution de l'industrie des poudres, le principal moyen d'obtenir des poudres minérales non métalliques ultrafines reste la pulvérisation mécanique.
La classification de la poudre ultrafine est basée sur le fait que des particules de différentes tailles de particules sont soumises à la force centrifuge, à la gravité, à la force d'inertie, etc. dans le milieu, entraînant différentes trajectoires de mouvement, de manière à réaliser la séparation des particules de particules différentes. tailles et entrez leurs dispositifs de collecte respectifs.
Selon les différents supports utilisés, la qualité ultra-fine est généralement divisée en deux types : le type sec et le type humide. La classification par voie humide utilise un liquide comme milieu de dispersion, avec une précision de classification élevée et une bonne uniformité. Cependant, il existe une série de problèmes opérationnels de suivi tels que le séchage et le traitement des eaux usées en classification humide, ce qui limite son développement.
À l'heure actuelle, l'équipement de classification largement utilisé dans la production industrielle est le classificateur d'air à turbine, qui peut être divisé en type de roue verticale et type de roue horizontale selon la forme d'installation de la roue de classification.
Au cours d'années d'exploration et de pratique, la technologie de traitement ultra-fine de poudre de minerai non métallique devient de plus en plus mature, et il existe de plus en plus de processus et d'équipements techniques sur le marché. Afin d'améliorer la capacité de production et l'efficacité, les entreprises concernées effectuent le traitement de la poudre de minerai non métallique. Dans le processus, combiné à sa propre réalité et à ses besoins de production, faire une sélection complète de technologies, de processus et d'équipements, et renforcer le contrôle des paramètres pertinents et des ajustements de processus dans le processus de traitement.
Application des minéraux de lithium dans la production de verre et de céramique de haute qualité
Avec l'avènement des véhicules à énergies nouvelles, les batteries au lithium sont devenues le centre d'attention et l'objet de recherches scientifiques. Les minéraux contenant du lithium ont non seulement un grand potentiel dans le domaine des nouvelles énergies, mais ont également des fonctions importantes et jouent un rôle particulier dans l'industrie du verre de haute qualité. Le spodumène et la pétalite sont des minéraux contenant du lithium et sont des matières premières pour l'extraction du lithium. Les deux sont souvent produits dans des pegmatites granitiques et deviennent des minéraux paragénétiques. En raison de ses propriétés physiques et chimiques particulières, il est largement utilisé dans la production de verre et de céramique de haute qualité.
1. Verrerie
Dans la production de verrerie, bien que l'oxyde de lithium ne soit pas une partie importante de la composition du verre, il possède une excellente capacité de fusion, ce qui peut réduire la température de fusion, prolonger la durée de vie du four, améliorer l'efficacité de la fusion et ainsi améliorer la qualité du produit. . L'ajout de concentré de spodumène peut être utilisé pour produire de la verrerie de haute qualité pour l'emballage de cosmétiques. Le spodumène à faible teneur en verre a également été progressivement accepté par le marché.
2. Vaisselle
Dans la production de contenants, la teneur en Fe2O3 de la vaisselle est nettement inférieure à celle de produits similaires. L'utilisation de spodumène à haute teneur en oxyde de lithium et à faible teneur en fer peut garantir que le produit répond aux exigences de couleur spécifiées. De plus, un spodumène de haute qualité peut non seulement abaisser le point de fusion, mais également réduire la viscosité de la masse fondue. Par conséquent, la formabilité est bonne et l'efficacité de la production sera considérablement améliorée.
3. Fibre de verre
L'utilisation d'oxyde de lithium dans la production de fibres de verre peut non seulement réduire les dommages causés par le fluor à l'environnement, mais également avoir le même effet que dans la production de verrerie, comme l'abaissement du point de fusion et l'amélioration de l'effet de fusion, améliorant ainsi la qualité de la production. . La viscosité de la masse fondue est faible, facile à utiliser, à basse température de travail et longue durée de vie de l'équipement.
4. Écran d'affichage du téléviseur
L'oxyde de lithium extrait du concentré de spodumène ou pétalite est le composant principal des téléviseurs monochromes. La combinaison d'oxyde de lithium et de baryum réduit le rayonnement transmis à travers le panneau, améliorant les caractéristiques de moulage et la finition de surface de l'écran. Dans l'application de la télévision couleur, l'utilisation du plomb étant progressivement interdite, il est remplacé par l'oxyde de lithium. La zircone et le baryum sont de plus en plus utilisés dans les formulations, tandis que l'oxyde de lithium est utilisé comme fondant.
5. Produits céramiques haute température
Dans l'industrie céramique établie, le lithium est une partie importante de la formulation. Le spodumène en tant que charge à faible taux d'expansion contribue à la formation de la phase d'aluminosilicate de lithium à faible taux d'expansion. Ajouter une grande quantité de spodumène, et choisir une température de calcination appropriée, les réactions suivantes se produisent :
Li2O.Al2O3.aSiO2+SiO2= Li2O.Al2O3.8SiO2
(spodumène) + (oxyde de silicium) = (solution solide de β-spodumène)
La silice libre est assimilée en solution solide de β-spodumène, présentant une dilatation thermique presque négligeable. Par conséquent, le produit a une résistance aux chocs thermiques.
6. Glaçage
L'oxyde de lithium peut être utilisé pour réduire la viscosité de la masse fondue et améliorer la fluidité du revêtement. Il peut également réduire le temps de cuisson et la température de cuisson.
7. Céramique entièrement vitrifiée
Le flux de spodumène plus feldspath peut réduire la température de cuisson des appareils sanitaires généraux de 30 à 40 °C. Les Italiens ont ajouté du spodumène au corps en céramique ultra-blanc pour réduire l'effet de retrait et ainsi améliorer l'efficacité de la production. Le corps vert à faible porosité avec spodumène ajouté assure une absorption minimale de la poussière tout en augmentant l'efficacité de la combustion.
Avec la large application de l'oxyde de lithium dans la céramique, la fibre de verre, le verre plat et la télévision couleur, etc., il s'est progressivement étendu à l'industrie métallurgique. L'oxyde de lithium peut être utilisé pour modifier la viscosité des scories, améliorer la récupération du métal et réduire la possibilité de scories dans le métal.
Effet de modification de surface du carbonate de calcium nano
L'évaluation de l'effet de la modification est un maillon essentiel du processus de modification. Certaines conjectures peuvent être vérifiées par certaines méthodes de détection, et le processus de modification peut être ajusté et optimisé en analysant ses facteurs d'influence pour améliorer les performances du carbonate de nano-calcium.
Il existe principalement deux méthodes d'évaluation traditionnelles, l'une consiste à détecter et à évaluer directement l'échantillon modifié, et l'autre consiste à transformer l'échantillon modifié en un matériau composite pour étudier l'effet d'amélioration des performances du matériau composite en raison de la modification. En comparaison, l'évaluation directe est rapide et efficace.
1. Indice d'activation et valeur d'absorption d'huile
L'indice d'activation et la valeur d'absorption d'huile sont des indicateurs d'évaluation couramment utilisés pour l'effet de modification du carbonate de nano-calcium. L'indice d'activation peut être utilisé pour évaluer l'effet hydrophobe du nano-carbonate de calcium après modification de surface, et la valeur d'absorption d'huile se réfère à la consommation d'huile de nano-carbonate de calcium dans l'application. D'une manière générale, plus l'indice d'activation est élevé et plus la valeur d'absorption d'huile est faible, meilleur est l'effet de modification.
2. Hydrophobie
L'hydrophobicité est un indice d'évaluation important du carbonate de nano-calcium, et c'est aussi un point chaud de la recherche dans la modification du carbonate de nano-calcium. L'angle de contact statique peut être utilisé pour caractériser l'hydrophobie du carbonate de nano-calcium. Le type de modificateur a un impact significatif sur l'hydrophobicité du nano-carbonate de calcium modifié. L'acide stéarique, l'agent de couplage silane, l'acide oléique, l'agent de couplage titanate, etc. sont des modificateurs hydrophobes couramment utilisés. Au cours du processus de modification de surface, ces modificateurs se fixent progressivement à la surface des particules, réduisant ainsi l'énergie de surface des particules de nano-carbonate de calcium.
3. Quantité de revêtement et taux de revêtement
En détectant la quantité de revêtement et le taux de revêtement, la situation de revêtement du carbonate de nano-calcium peut être comprise, ce qui est d'une grande aide pour l'étude du mécanisme de modification et l'évaluation de l'effet de modification. Habituellement, selon la température de décomposition ou la température de volatilisation de différentes substances, le carbonate de nano-calcium modifié peut être soumis à une analyse thermogravimétrique pour obtenir la quantité de revêtement du modificateur, puis le rapport de revêtement peut être obtenu.
De plus, certains chercheurs ont construit un modèle de revêtement correspondant grâce à l'étude du mécanisme du modificateur, calculant ainsi la quantité de revêtement théorique ou le taux de revêtement, et comprenant la situation de revêtement en la comparant avec la quantité de revêtement réelle ou le taux de revêtement. , et fournit également une base pratique pour l'étude du mécanisme de modification.
4. Taille et forme des particules
La granulométrie et la morphologie du nano-carbonate de calcium dépendent principalement de son procédé de préparation. Par conséquent, dans le processus de modification in situ, les conditions du processus telles que la concentration de la phase liquide, la vitesse d'agitation, la température et le type et la concentration des modificateurs affecteront le carbonate de nano-calcium. En contrôlant la nucléation, la cristallisation et la croissance de ces facteurs, du carbonate de nano-calcium de différentes formes et tailles peut être préparé.
5. Blancheur
Pour les revêtements, la fabrication du papier, le caoutchouc, les plastiques et d'autres industries, la blancheur est un indicateur important pour évaluer le nanocarbonate de calcium. La blancheur du nanocarbonate de calcium modifié n'est pas seulement liée au choix du modificateur, mais également à l'humidité, à la température de séchage et au temps de séchage. Généralement, plus le temps de séchage est long, plus la température est élevée et moins il y a d'humidité, plus la blancheur est élevée.
6. Dispersion
Le carbonate de nano-calcium peut être largement utilisé comme charge dans les industries du caoutchouc, du plastique, du papier et autres. Par conséquent, la dispersion du nano-carbonate de calcium dans l'organisme est également un indice d'évaluation important. En balayant l'organisme rempli avec un microscope électronique, on peut observer visuellement la distribution du nano carbonate de calcium. En plus de l'effet de performance et de modification du carbonate de nano-calcium lui-même, sa quantité de remplissage est également un facteur important affectant la dispersion.
Méthode de modification organique des minéraux argileux
Comparés à d'autres adsorbants, les minéraux argileux sont souvent utilisés comme adsorbants naturels en raison de leur faible coût, de leur grande surface spécifique et de leur capacité d'échange cationique élevée.
Ces dernières années, les gens utilisent des minéraux argileux naturels tels que la kaolinite, la montmorillonite, l'illite et la bentonite pour éliminer les polluants organiques et les polluants anioniques dans l'eau. Cependant, des études ont montré que les minéraux argileux naturels ont une certaine capacité d'adsorption pour les polluants anioniques, mais que leur capacité d'adsorption pour les polluants organiques est faible. En effet, il existe de nombreux cations inorganiques hydrophiles à la surface des minéraux argileux, rendant la surface des minéraux argileux hydrophile à l'état humide, et il est difficile d'adsorber directement les polluants organiques hydrophobes.
En modifiant les minéraux argileux naturels avec des tensioactifs, des polymères et des agents de couplage au silane, la surface des minéraux argileux peut être transformée d'hydrophile en hydrophobe, et un adsorbant organoargileux à faible coût et à forte performance d'adsorption peut être obtenu. Il peut améliorer efficacement l'adsorption des minéraux argileux sur les polluants organiques hydrophobes.
1. Tensioactif
Les molécules de tensioactif sont composées de deux groupes aux propriétés complètement différentes, à savoir le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe. Selon la dissociation des groupes hydrophiles en solution aqueuse, les tensioactifs peuvent être divisés en tensioactifs cationiques, tensioactifs anioniques et tensioactifs non ioniques. Et en raison de son respect de l'environnement et de sa faible toxicité, il est souvent utilisé comme modificateur d'argile.
(1) Tensioactif cationique
Le mécanisme d'utilisation des tensioactifs cationiques pour modifier les minéraux argileux est généralement une réaction d'échange d'ions, c'est-à-dire que les cations organiques dans les tensioactifs cationiques remplacent les cations inorganiques (tels que Na+, Ca2+, etc.) entre les couches minérales argileuses.
(2) Tensioactifs anioniques
Les groupes hydrophiles des tensioactifs anioniques sont des groupes chargés négativement, et il existe également des groupes chargés négativement à la surface des minéraux argileux, de sorte que les tensioactifs anioniques ne peuvent pas être adsorbés à la surface des minéraux argileux par attraction électrostatique. A l'heure actuelle, les mécanismes de modification des tensioactifs anioniques sur les minéraux argileux sont principalement la liaison hydrophobe et la formation de liaisons hydrogène.
(3) Tensioactifs composites cationiques et anioniques
(4) Tensioactifs Gemini
Les tensioactifs Gemini (tensioactifs dimères) sont composés de deux chaînes de carbone alkyle hydrophobes et de groupes hydrophiles, de groupes de liaison et de groupes contre-ioniques. Comparés aux tensioactifs cationiques alkylammonium quaternaire traditionnels, les minéraux argileux modifiés par des tensioactifs gemini ont généralement une capacité d'adsorption plus élevée et une libération de modificateur plus faible, ils sont donc largement utilisés dans le domaine de l'élimination des eaux usées.
(5) Tensioactifs non ioniques
Les tensioactifs non ioniques ne se dissocient pas dans l'eau et leurs groupes hydrophiles sont généralement des groupes ester, des groupes carboxyle et des groupes hydroxyle, qui peuvent interagir avec les groupes hydroxyle à la surface des minéraux argileux pour générer des liaisons hydrogène et s'adsorber à la surface des minéraux argileux.
En outre, il a été rapporté que les minéraux organoargileux modifiés par des tensioactifs non ioniques ont un espacement intercouche plus grand et une stabilité chimique plus élevée que les minéraux organoargileux modifiés par des tensioactifs cationiques, et ont de meilleures perspectives d'application.
2. Polymère
Les polymères peuvent modifier les minéraux argileux par adsorption physique, échange d'ions et greffage chimique, et améliorer les performances d'adsorption des minéraux argileux.
La méthode de modification par adsorption physique fait référence au fait que le polymère est adsorbé à la surface du minéral argileux en raison de ses propres groupes chargés ou fonctionnels formant des liaisons hydrogène avec les groupes hydroxyle à la surface du minéral argileux, et modifie les propriétés physiques et chimiques de la surface. L'adsorption physique a pour avantage de ne pas modifier la structure des minéraux argileux. L'inconvénient est que la force entre le polymère et la surface minérale argileuse est relativement faible et qu'elle est facilement perturbée par des facteurs tels que la température et la valeur du pH.
Le greffage chimique des polymères à la surface des minéraux argileux appartient à l'adsorption chimique, et la condensation des polymères et des groupes réactifs des minéraux argileux rend les polymères liés à la surface des minéraux argileux. Les minéraux argileux modifiés par adsorption chimique sont plus stables que ceux modifiés par adsorption physique.
3. Agent de couplage silane
Les agents de couplage silane, également connus sous le nom d'organosilanes, sont composés de groupes non hydrolysables, de groupes alkylène à chaîne courte et de groupes hydrolysables. Les agents de couplage silane modifient les minéraux argileux, généralement en hydrolysant les groupes hydrolysables du silane en groupes hydroxyle, puis en se condensant avec les groupes hydroxyle à la surface des minéraux argileux pour former des liaisons covalentes Si-O-Si ou Si-O-Al stables et adsorbées sur l'argile. superficie minérale.
Quatre grandes tendances de développement de la technologie du carbonate de calcium pour la fabrication du papier
En tant que charge importante pour la fabrication du papier et pigment de couchage, le carbonate de calcium a montré ses avantages uniques et a le potentiel de continuer à prospérer. Comme l'industrie du papier a des exigences plus strictes en matière de qualité des produits et des types de produits plus diversifiés, la modification de surface, la nanotechnologie, la spécialisation et le développement de nouveaux produits à base de carbonate de calcium deviendront une nouvelle direction pour le développement de la technologie des produits à base de carbonate de calcium.
1. Modification de surface
Le carbonate de calcium est une substance inorganique, la surface des particules est polaire, hydrophile et oléophobe, et présente une agglomération, une mauvaise compatibilité avec les polymères organiques, une dispersion inégale dans les matériaux de base polymères, une faible force de liaison et des interfaces faciles à produire Les défauts conduisent à un produit instable qualité. Le carbonate de calcium sans modification de surface en tant que charge de fabrication de papier présente des inconvénients tels qu'une compatibilité et une force de liaison médiocres avec les fibres de pâte, un faible taux de rétention dans le papier et une résistance mécanique réduite du papier. Par conséquent, le carbonate de calcium doit être modifié en surface afin d'être mieux utilisé dans l'industrie du papier.
Le processus de modification de surface du carbonate de calcium comprend principalement un processus de modification à sec, un processus de modification par voie humide et un processus de modification in situ. Généralement, le carbonate de calcium lourd préparé par broyage à sec adopte un processus de modification à sec, et le calcium lourd préparé par broyage humide adopte un processus de modification humide. Le carbonate de calcium léger est préparé par une méthode chimique, généralement en utilisant un procédé de modification in situ. Les modificateurs couramment utilisés pour la modification de surface du carbonate de calcium pour la fabrication du papier comprennent principalement des agents de couplage, des polymères et des substances inorganiques.
2. Nanoisation
Après avoir ajouté des charges de carbonate de nano-calcium dans le processus de fabrication du papier, le papier présente les caractéristiques suivantes : il peut ralentir le vieillissement du papier, de sorte que le papier peut être stocké plus longtemps ; il peut faire en sorte que le papier absorbe une certaine quantité de rayons ultraviolets; il rend le papier difficile à jaunir ou à se décolorer, cassant, et possède de bonnes propriétés d'isolation, etc.
Le carbonate de nano-calcium est utilisé comme pigment de revêtement pour la fabrication du papier, ce qui est bénéfique pour améliorer le brillant, la blancheur et la teinte du revêtement du papier couché; il peut assurer la pureté de la couleur du pigment blanc ; il est avantageux d'améliorer l'opacité, la brillance et la brillance d'impression du papier, etc. Propriétés optiques ; peut modifier les propriétés rhéologiques de la solution de préparation de revêtement ; réaliser la fonctionnalisation du papier de couchage, comme l'isolation, la conductivité, les propriétés antibactériennes, etc.
En tant que charge de fabrication de papier, le carbonate de nano-calcium est généralement utilisé dans la production de produits en papier spéciaux, tels que les couches, les serviettes hygiéniques, le papier d'impression à jet de couleur, les serviettes en papier et les films respirants.
3. Spécialisation
Différents papiers ont des propriétés différentes et nécessitent différentes propriétés de carbonate de calcium. Afin d'améliorer la valeur économique, le produit de carbonate de calcium correspondant peut être développé pour un certain type de papier, de sorte qu'il puisse réduire le coût de production tout en répondant aux exigences d'utilisation.
Le papier à cigarette de haute qualité nécessite que le carbonate de calcium léger utilisé comme charge ait une forme cristalline fusiforme relativement complète, avec des grains cristallins uniformes et ordonnés; sa granulométrie est principalement répartie autour de 1-2 μm, et il n'y a pas de particules de grande taille (> 5 μm) ; et Bonnes performances de dispersion et de liaison dans la pâte.
4. Développer de nouveaux produits de carbonate de calcium
(1) carbonate de calcium mixte
Le carbonate de calcium mixte (HCC) consiste à utiliser un polymère ionique pour préparer le mélange de carbonate de calcium broyé et d'oxyde de calcium en pré-agglomérats, puis à traiter les pré-agglomérats avec du dioxyde de carbone pour former un nouveau carbonate de calcium entre GCC et enfin former de l'acide carbonique calcium des produits. Le processus de préparation de carbonate de calcium post-mélangé est à peu près le même que le processus de préparation de HCC, sauf que le premier agrégat est formé uniquement à partir de carbonate de calcium broyé, et après la préparation du pré-agglomérat de carbonate de calcium broyé, la même quantité d'oxyde de calcium que le procédé HCC est ajouté, puis du dioxyde de carbone est injecté. Du nouveau carbonate de calcium est formé à l'extérieur du premier agrégat de GCC, et le produit final de carbonate de calcium est du carbonate de calcium post-mélangé (PostHCC ou pHCC).
(2) Whiskers de carbonate de calcium
Les moustaches de carbonate de calcium appartiennent à la structure cristalline de carbonate de calcium d'aragonite, ont un module élastique élevé, une résistance à la chaleur, une résistance à l'usure et une isolation thermique et d'autres bonnes propriétés, et ont le matériau de moustache avec un grand rapport d'aspect, une fibre courte et un petit diamètre (niveau micron) et caractéristiques de haute résistance. Il est largement utilisé dans les domaines de la fabrication du papier, des matériaux cimentaires, des matériaux de construction, des revêtements et des matériaux de fabrication automobile.
Méthode de modification de surface de la micro-poudre de silicium
Dans le processus d'application, la micro poudre de silicium est principalement composée de charges fonctionnelles avec des polymères de polymère organique, améliorant ainsi les performances globales des matériaux composites. La micro poudre de silicium elle-même est une substance de polarité et d'hydrophilicité. Il est différent des attributs d'interface de la matrice matricielle du polymère polymère et est mal compatible. Il est souvent difficile de se disperser dans le matériau de base. Par conséquent, la modification de surface de la micro-poudre de silicium est généralement nécessaire. Selon les besoins de l'application, les propriétés physiques et chimiques de la surface de la micro-poudre en silicium sont modifiées, améliorant ainsi la compatibilité de ses matériaux en polymère organique et répondant aux besoins de décentralisation et de liquidité des matériaux polymères.
La qualité des ingrédients de la micro-poudre en silicium, le processus de modification, la méthode de modification de surface et l'agent modifié, le dosage du modificateur, les conditions de processus modifiées (température du modificateur, temps, pH et vitesse de mélange) et d'autres facteurs affectent tous l'effet de modification de surface de la surface du microfanten en silicium. La méthode de modification de surface et le modificateur sont le principal facteur affectant l'effet modifié.
1. Qualité de matière première microfin en silicium
Les types, la taille des particules, la surface et le groupe orienté vers la surface de poudre de silicium affectent directement la combinaison de ses modificateurs de surface. Différents types d'effets de modification de micro-poudre en silicium sont également différents. Parmi eux, la micro poudre de silicium sphérique a une bonne liquidité. Il est facile de combiner avec le modificateur pendant le processus de modification. Et les performances de la densité, de la dureté et de la constante diélectrique sont nettement meilleures que celles du microfim de silicium d'angle.
Généralement, plus la taille des particules du microfanten en silicium est petite, plus la surface est grande, plus le nombre de sites actifs à la surface et l'augmentation de la quantité de modificateur. De plus, dans le processus d'application de microfimmes de silicium de granularité différente, il a également un certain impact sur les performances des produits en aval. Par exemple, dans le processus de mélange avec une résine avec la résine, la distribution de la taille des particules doit être strictement contrôlée. Il ne devrait pas être trop grand ou trop petit. La taille de la taille est trop grande. Essence
2. Méthode de modification de la surface et agent modifié
À l'heure actuelle, la méthode de modification de surface de la micro-poudre de silicium est principalement une modification organique, une modification inorganique et une modification chimique mécanique. La méthode la plus couramment utilisée est la modification organique. Lorsqu'un seul effet de modification est médiocre
(1) modification organique
La modification organique est une méthode d'adsorption physique, d'adsorption chimique et de réactions chimiques à la surface du microfilage en silicium à la surface du micro-poulteur de silicium pour changer les propriétés de surface du microfan au silicium. À l'heure actuelle, l'agent organique modifié le plus couramment utilisé est un agent de couplage de sibidine, qui comprend principalement l'amio, l'époxy, l'éthylène, le soufre et d'autres types. L'effet de modification est généralement bon, mais le prix est cher. Certains chercheurs utilisent l'aluminate, le titanate et les acides gras durs pour faire du microfimmètre de silicium à des prix relativement bas, mais l'effet de modification n'est souvent pas aussi bon que l'agent de couplage en silicane. Deux surfactants ou plus sont aggravés au microfimmètre de silicium, et l'effet modifié est souvent plus idéal que celui d'un seul modificateur.
(2) modification inorganique
La modification inorganique fait référence à une nouvelle fonction des matériaux pour donner des matériaux à la surface de la microfimy en silicium ou du métal composite, des oxydes inorganiques, de l'hydroxyde, etc. Par exemple, Oyama et d'autres utilisent des méthodes de précipitation pour couvrir Al (OH) 3 à la surface de la surface de la SiO2, puis utilisez le SiO2 après l'emballage du phénylphénylène basé sur le polyéthylène, qui peut répondre à certains besoins d'application spéciaux.
(3) Modification chimique mécanique
La modification des produits chimiques mécaniques fait référence à la première utilisation du broyage ultra-fin et d'une autre puissance mécanique forte pour activer la surface des particules de poudre pour augmenter le point actif ou le groupe actif sur la surface du microfan de silicium, puis combiner l'agent modifié pour obtenir La modification composée du microfan de silicium.
Application de l'équipement de pulvérisation à jet dans la production de dioxyde de titane
1. Principe du jet milling
L'équipement de broyage à jet comprend le broyeur à jet, le broyeur à jet ou le broyeur à énergie fluide, qui utilise l'énergie du flux d'air à grande vitesse ou de la vapeur surchauffée pour que les particules se heurtent, se heurtent et se frottent les unes contre les autres pour obtenir une pulvérisation ou une dépolymérisation ultrafine. Le principe général du broyage à jet : de l'air comprimé sec et sans huile ou de la vapeur surchauffée est accéléré dans un flux d'air supersonique à travers la buse Laval, et le jet à grande vitesse éjecté entraîne le matériau à se déplacer à grande vitesse, provoquant la collision des particules et frottent les uns contre les autres pour être écrasés. Les matériaux broyés arrivent dans la zone de classification avec le flux d'air, et les matériaux qui répondent aux exigences de finesse sont finalement collectés par le classificateur, et les matériaux qui ne répondent pas aux exigences sont renvoyés dans la chambre de broyage pour continuer le broyage.
2. Classification des équipements de broyage à jet
Il existe principalement plusieurs types de broyeurs à jet utilisés dans l'industrie de mon pays : broyeur à jet plat, broyeur à jet à lit fluidisé, broyeur à jet à tube circulant, broyeur à jet à contre-jet et broyeur à jet cible. Parmi ces types de broyeurs à jet, les broyeurs à jet plat, les broyeurs à jet à lit fluidisé et les broyeurs à jet à tube circulant sont largement utilisés.
2.1 Broyeur à jet à contre-jet
Une fois que le matériau est entré dans la chambre de broyage à travers le chargeur à vis, l'énergie d'impact du flux d'air à grande vitesse est pulvérisée par plusieurs buses relativement réglées, et l'expansion rapide du flux d'air forme la collision et le frottement générés par la suspension et l'ébullition du lit fluidisé pour broyer la matière. La poudre mélangée grossière et fine est entraînée par le flux d'air à pression négative à travers le dispositif de classification de la turbine installé sur le dessus. La poudre fine est forcée de passer à travers le dispositif de classification et est collectée par le collecteur cyclone et le filtre à manches. La poudre grossière est rejetée par gravité et la force centrifuge générée par le dispositif de classification rotatif à grande vitesse. Il va aux quatre murs et se réinstalle dans la chambre de broyage pour continuer le broyage.
2.2 Broyeur à jet plat
Le flux d'air à haute pression lorsque l'énergie cinétique de broyage pénètre dans le sac de stockage d'air à pression stabilisée à la périphérie de la chambre de broyage en tant que station de distribution d'air. Le flux d'air est accéléré en un flux d'air supersonique à travers la buse Laval, puis pénètre dans la chambre de broyage, et le matériau est accéléré dans la chambre de broyage à travers la buse Venturi. Effectuer un concassage simultané. Étant donné que la buse Laval et la chambre de broyage sont installées à un angle aigu, le jet à grande vitesse entraîne la circulation du matériau dans la chambre de broyage, et les particules entrent en collision, se heurtent et se frottent les unes contre les autres ainsi qu'avec la paroi de la plaque cible fixe à écraser. Poussées par le flux d'air centripète, les particules fines sont introduites dans le tuyau de sortie central du pulvérisateur et pénètrent dans le séparateur à cyclone pour être collectées, tandis que la poudre grossière est projetée sur la paroi environnante de la chambre de pulvérisation sous l'action de la force centrifuge pour un mouvement circulaire et continue la pulvérisation.
2.3 Broyeur à jet à tube de circulation
La matière première est introduite dans la chambre de broyage à travers la buse Venturi, et l'air à haute pression est pulvérisé dans la chambre de broyage tubulaire en circulation en forme de piste avec un diamètre inégal et une courbure variable à travers un groupe de buses, accélérant les particules pour entrer en collision, entrer en collision , se frotter et s'écraser. Dans le même temps, le flux tourbillonnant entraîne également les particules broyées vers le haut dans la zone de classification le long du pipeline, et le flux de matériau dense est shunté sous l'action du champ de force centrifuge dans la zone de classification, et les particules fines sont déchargées après avoir été classés par le classificateur inertiel de type persienne dans la couche intérieure. Les grosses particules retournent le long du tuyau de descente dans la couche externe et continuent d'être pulvérisées de manière circulaire.
2.4 Broyeur à jet à lit fluidisé
Le broyeur à jet (broyeur à jet à lit fluidisé) est l'air comprimé qui est accéléré par la buse Laval dans un flux d'air supersonique, puis injecté dans la zone de concassage pour rendre le matériau fluidisé (le flux d'air se dilate pour former un lit fluidisé qui suspend et bout et entre en collision avec l'un l'autre). Par conséquent, chaque particule a le même état de mouvement. Dans la zone de pulvérisation, les particules accélérées entrent en collision les unes avec les autres et se pulvérisent à la jonction de chaque buse. Le matériau broyé est transporté vers la zone de classification par le courant ascendant, et la poudre fine répondant à l'exigence de taille de particule est tamisée par les roues de classification disposées horizontalement, et la poudre grossière ne répondant pas à l'exigence de taille de particule est renvoyée à la zone de concassage pour plus écrasement. La poudre fine qualifiée entre dans le séparateur à cyclone à haut rendement avec le flux d'air à collecter, et le gaz poussiéreux est filtré et purifié par le dépoussiéreur, puis rejeté dans l'atmosphère.