그래핀 개질 열경화성 수지 개발
그래핀은 sp2 하이브리드 방식으로 연결된 단일 탄소 원자 층으로 구성된 벌집 모양의 2차원 평면 재료입니다. 높은 캐리어 이동도, 높은 광 투과율, 높은 비표면적, 높은 영률, 높은 파괴 강도 등과 같은 많은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 열경화성 수지의 성능을 개선하는 데 이상적인 필러가 됩니다. 열경화성 수지 재료는 높은 비강도, 큰 비탄성률, 우수한 열 안정성 및 내식성과 같은 장점으로 인해 산업계와 학계에서 널리 주목을 받고 있습니다.
그래핀 분말의 표면을 개질하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 공유 결합 개질과 비공유 결합 개질입니다.
공유 결합 개질은 화학 반응을 사용하여 그래핀 표면에서 개질제의 공유 결합을 달성하거나 그래핀을 특수 처리하여 새로운 작용기 또는 화학 결합을 형성하여 수지 매트릭스에서 그래핀 분말의 호환성과 분산성을 개선하는 방법입니다.
비공유 결합 개질은 주로 π-π 결합 스태킹을 통해 개질된 그룹을 그래핀과 결합하여 그래핀의 효과적인 개질을 달성합니다. 이 방법의 장점은 그래핀의 화학 구조를 변경하거나 새로운 공유 결합을 도입하지 않고도 그래핀의 분산성을 개선한다는 것입니다.
다양한 유형의 열경화성 수지 매트릭스의 경우, 그래핀 분말이 수지 매트릭스의 성능에 영향을 미치지 않고 수지에 고르게 분산될 수 있도록 적절한 개질 방법을 선택해야 합니다.
새로운 유형의 보강 필러로서 그래핀은 열경화성 수지 매트릭스에 고르게 분산되어 복합 재료의 기계적 특성, 마모 저항성, 전기적 특성, 내식성 및 내마모성을 크게 개선하여 열경화성 수지 기반 복합 재료의 적용 범위를 확장할 수 있습니다.
기계적 특성
그래핀은 열경화성 수지 재료의 기계적 특성을 크게 개선하여 복합 재료가 기계 및 자동차 구조 부품 분야에서 중요한 응용 가치를 갖도록 할 수 있습니다.
마모 방지 성능
그래핀 산화물을 첨가하면 복합 재료의 열전도도가 향상되고 열 추출이 가속화되어 복합 재료의 선형 마모율이 62.08% 감소합니다. 그래핀 산화물을 첨가하면 절삭 공정 중에 매트릭스에 탄소 층을 형성하도록 유도하여 매트릭스의 흑연화 정도를 높이고 열이 재료로 확장되는 것을 방지하는 단열층을 형성하여 복합 재료의 선형 절삭 속도를 줄이고 수지 복합 재료의 절삭 저항성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
전기적 특성
그래핀은 sp2 혼성 탄소 원자로 구성된 2차원 벌집 격자 구조를 가진 탄소 재료입니다. 뛰어난 구조적 π 전자는 공액 효과를 제공하여 전자의 이동성을 크게 향상시킵니다. 동시에 이상적인 조건에서 그래핀의 전도대와 원자가 밴드는 디랙 포인트에서 접촉하여 전자가 에너지 방해 없이 원자가 밴드와 전도대 사이를 이동할 수 있으므로 그래핀이 뛰어난 전기적 특성을 갖도록 촉진합니다.
내식성
열경화성 수지는 코팅 재료에서 일반적인 매트릭스 재료이며 내식성이 뛰어나지만 경화된 수지 재료는 미세 기공이나 미세 갭을 생성하여 기판의 보호 능력을 약화시킵니다. 그래핀 자체의 화학적 안정성과 차단 특성은 부식성 물질의 침투를 효과적으로 방지하고 부식성 물질이 금속 표면에 도달했을 때 표면에서 더 이상 확산되는 것을 방지하여 보호 기판의 부식 손상 정도를 최소화하여 금속 기판 코팅에 선호되는 필러가 됩니다.
그래핀 개질 열경화성 수지의 적용
현재 그래핀 개질 열경화성 수지는 주로 대형 장비(예: 대형 선박, 표면 플랫폼, 풍력 터빈 등)에 분사하여 부식을 방지하고 서비스 수명을 연장하는 중장비 방식 코팅에 사용됩니다. 앞으로 그래핀 개질 열경화성 수지는 항공우주, 전자 부품 및 기타 분야에서도 더 널리 사용될 것입니다.
변형 실리카 분말의 적용
실리카 분말은 유기 폴리머와 합성하여 복합 재료의 전반적인 성능을 개선할 수 있는 매우 중요한 무기 비금속 기능성 필러입니다. 전기 및 전자, 실리콘 고무, 코팅, 접착제, 포팅 재료 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
실리카 분말 자체는 극성 친수성 물질입니다. 폴리머 매트릭스와 다른 계면 특성을 가지고 있으며, 상용성이 낮고 기본 재료에 분산하기 어려운 경우가 많습니다. 따라서 복합 재료를 더욱 우수하게 만들기 위해서는 일반적으로 실리카 분말의 표면을 개질하고 응용 분야의 필요에 따라 실리카 분말 표면의 물리적 및 화학적 특성을 의도적으로 변경하여 유기 폴리머 재료와의 상용성을 개선하고 폴리머 재료에서의 분산 및 유동성 요구 사항을 충족해야 합니다.
구리 피복 적층판
구리 피복 적층판은 유리 섬유 또는 기타 보강재를 수지 매트릭스에 함침시키고, 다양한 필러를 추가하고, 접착제 조정 및 함침과 같은 공정을 통해 한쪽 또는 양쪽을 구리 호일로 덮은 다음 열간 압착하여 만든 전자 기본 재료입니다. 개질 실리카 분말을 첨가하면 구리 피복 적층판의 생산 비용을 절감하고 내열성, 전도성 및 기계적 특성을 개선할 수 있습니다.
고무
고무는 가역적 변형을 가진 고탄성 폴리머 재료입니다. 전자, 자동차, 토목 공학, 국방, 의료 및 건강, 일용품에 널리 사용될 수 있습니다. 고무 제조 과정에서 일정량의 무기 필러를 첨가하면 고무의 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 고무 복합 재료의 종합적인 물리적 특성과 동적 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
플라스틱
실리콘 분말은 플라스틱을 만드는 과정에서 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌 에테르(PPO)와 같은 재료의 필러로 사용할 수 있습니다. 건설, 자동차, 전자 통신 절연 재료, 농업, 일용품, 국방 및 군사와 같은 많은 분야에서 널리 사용됩니다.
에폭시 몰딩 컴파운드
에폭시 몰딩 컴파운드는 다양한 첨가제로 만들어진 몰딩 컴파운드입니다. 전자 패키징의 핵심 소재이며 마이크로 전자 패키징 시장의 97% 이상을 차지합니다. 반도체, 가전제품, 집적 회로, 항공, 군사 및 기타 패키징 분야에서 널리 사용될 수 있습니다.
에폭시 주조
에폭시 절연 주조 재료는 수지, 경화제, 필러 등으로 만든 액체 또는 점성 중합성 수지 혼합물입니다. 주입 온도에서 캐스터블은 유동성이 좋고 휘발성이 적으며 경화가 빠르고 경화 후 수축이 작습니다. 캐스터블 후에 형성된 에폭시 수지는 절연, 방습, 곰팡이 방지, 부식 방지, 고정 및 격리와 같은 여러 기능을 통합한 절연 제품입니다.
전자 포팅 접착제
포팅 접착제는 종종 전자 부품에 사용되며 주로 본딩, 밀봉, 차단 및 보호에 사용됩니다. 경화 전에는 액체이며 일정한 유동성을 갖습니다. 접착제의 점도는 제품의 재료, 성능 및 생산 공정에 따라 다르며 접착제가 완전히 경화된 후에만 사용 가치를 실현할 수 있습니다.
인공 석영석
실리콘 분말은 인공 석영석의 필러로 사용되며, 불포화 수지의 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 인공 석영판의 내마모성, 산 및 알칼리 저항성, 기계적 강도 및 기타 특성을 개선할 수 있습니다.
실리콘 미세 분말의 다양한 응용 분야에는 품질 요구 사항이 다릅니다. 따라서 실리콘 미세 분말의 응용 분야를 선택할 때는 하류 산업의 요구 사항과 결합해야 하며, 포괄적인 비용, 효율성, 성능 및 기타 요소를 고려하여 적절한 실리콘 미세 분말 유형과 개질제 및 공식을 선택해야 합니다. 우리나라의 경제와 사회가 지속적으로 개선됨에 따라 현재 개질 실리콘 미세 분말의 응용 연구는 주로 구형 실리콘 미세 분말을 원료로 사용하여 생산되는 고급 구리 피복 라미네이트, 고성능 접착제, 절연 재료 및 기타 첨단 분야에 중점을 둘 것입니다. 정제 및 기능적 전문화가 향후 개질 실리콘 미세 분말 응용의 주류 방향이 될 것입니다.
일반적인 분말 표면 개질 장비
분말 개질 효과에 영향을 미치는 요인에는 분말 원료의 특성, 개질 방법, 개질 공정, 개질제 및 그 공식, 개질 장비가 포함됩니다. 분말 개질 공정과 개질제 또는 공식이 결정되면 개질 장비가 분말 개질 효과에 영향을 미치는 핵심 요소가 됩니다.
분말 개질 장비는 주로 세 가지 책임을 맡습니다. 하나는 혼합, 두 번째는 분산, 세 번째는 개질제가 장비에서 녹아 분말과 잘 결합하는 것입니다. 또한 분말 개질 장비는 에너지 소비와 마모가 적고 먼지 오염이 없으며 장비 작동이 간단하고 작동이 안정적이어야 합니다.
1. HEM 고효율 하이브리드 개질제
HEM 고효율 하이브리드 개질제는 6개의 교반 패들, 24개의 이동 나이프 및 가이드 플레이트를 갖추고 있습니다. 재료는 빈에서 반복적으로 완전히 혼합되고 첨가제와 반복적으로 작용하여 재료가 첨가제를 흡수하여 첨가제가 분말 표면에 고르게 코팅됩니다.
2. 고속 가열 믹서
고속 가열 믹서는 무기 필러나 안료와 같은 무기 분말의 화학적 코팅 및 개질에 일반적으로 사용되는 장비 중 하나입니다. 플라스틱 제품 가공 산업에서 널리 사용되는 혼합 장비입니다.
3. SLG 연속 분말 표면 개질기
SLG 연속 분말 표면 개질기는 주로 온도계, 배출구, 공기 흡입구, 공기 덕트, 메인 머신, 공급구, 계량 펌프 및 피더로 구성됩니다.
4. 고속 기류 충격 표면 개질기
주요 구조는 주로 고속 회전 로터, 스테이터, 순환 루프, 윙, 재킷, 공급 및 배출 장치로 구성됩니다. 전체 시스템은 믹서, 계량 공급 장치, 고속 기류 충격 표면 개질기, 제품 수집 장치, 제어 장치 등으로 구성됩니다.
5. 수평 패들 믹서
수평 패들 믹서는 수평 실린더와 단일 축 멀티 패들을 구조적 특성으로 하는 간헐적 분말 표면 개질기입니다. 주로 전달 메커니즘, 메인 샤프트, 실린더, 엔드 커버 등으로 구성됩니다.
6. 터빈(회전) 밀
주로 기계 베이스, 구동부, 분쇄 챔버, 갭 조정 및 입구 및 출구로 구성됩니다. 특징은 초미분 분쇄 공정(50℃～60℃)에서 생성된 열을 사용하여 분쇄된 초미분말을 보텍스 밀에 도입하고 예열 및 용융된 스테아르산 개질제를 계량하여 연속 표면 개질을 실시한다는 것입니다.
7. 터보 밀
터보 밀은 주로 탈중합 휠, 배출 도어, 공기 입구, 분류기, 공급 포트, 다채널 표면 분산제 입구 및 공급기로 구성됩니다.
마지막으로 표면 개질 장비의 선택 원칙은 다음과 같이 요약됩니다.
(1) 분말과 표면 개질제의 우수한 분산성. 우수한 분산성만이 분말과 표면 개질제가 비교적 동등한 기회와 효과를 가질 수 있으며 표면 개질제의 양을 줄일 수 있습니다.
(2) 수정 온도와 체류 시간은 일정 범위 내에서 조정 가능합니다.
(3) 단위 제품당 낮은 에너지 소비 및 낮은 마모. 개질제 외에도 표면 개질의 주요 비용은 에너지 소비입니다. 저에너지 개질 장비는 생산 비용을 줄이고 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다. 낮은 마모는 개질된 재료의 오염을 피할 수 있을 뿐만 아니라 장비의 작동 효율을 개선하고 운영 비용을 줄일 수 있습니다.
(4) 먼지 오염 감소. 개질 공정 중 먼지가 빠져나가면 생산 환경이 오염될 뿐만 아니라 재료 손실이 발생하여 제품 생산 비용이 증가합니다. 따라서 장비의 먼지 오염을 조사해야 합니다.
(5) 연속 생산, 간단한 작동, 낮은 노동 강도.
(6) 원활하고 안정적인 작동.
(7) 높은 수준의 자동 제어로 재료의 특성과 표면 개질제의 특성에 따라 처리량, 개질제 첨가량, 개질 온도, 체류 시간 및 기타 요소를 자동으로 조정할 수 있습니다.
(8) 장비의 생산 용량은 설계된 생산 규모와 일치해야 합니다. 설계된 생산 규모가 커지면 최대한 대규모 장비를 선택하여 장비 개수를 줄이고 바닥 면적과 생산 비용을 줄이며 관리를 용이하게 해야 합니다.
일반 분말 가공 장비 생산 라인에 대해 알아보세요
분말 가공 장비는 현대 산업 생산에 없어서는 안 될 핵심 구성 요소입니다. 분말 원료 수송, 분쇄, 분류, 표면 처리, 고체-고체 분리, 액체-고체 분리, 기체-고체 분리, 건조, 혼합, 과립화, 성형, 로스팅/소성, 냉각, 포장 및 창고 보관과 같은 여러 가지 핵심 공정 흐름을 거칩니다.
공급/공급: 진동 공급기, 전자기 진동 공급기, 스크류 공급기, 디스크 공급기, 회전 공급기
운송: 벨트 컨베이어, 체인 컨베이어, 버킷 엘리베이터, 공압 컨베이어, 유압 컨베이어, 스크류 컨베이어
일반적으로 사용되는 산업용 분말 및 입자 운반 장비
1 스크류 컨베이어
2 파이프 체인 컨베이어
3 양압 공압 운반 장비
분쇄기
턱 분쇄기: 가동 턱을 사용하여 주기적으로 접근하고 고정 턱을 떠나 재료를 분쇄합니다.
콘 크러셔: 스윙 이동식 콘을 사용하여 주기적으로 고정된 콘에 접근하고 떠나 재료를 분쇄합니다.
해머 크러셔: 로터에 힌지된 해머 헤드의 회전으로 생성된 충격을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
임팩트 크러셔: 로터에 단단히 고정된 플레이트 해머와 임팩트 플레이트의 충격을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
전단 크러셔: 움직이는 날카로운 블레이드와 정적 날카로운 블레이드 사이의 비교적 빠른 움직임을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
롤러 밀: 동기적으로 회전하는 압출 롤러를 사용하여 재료를 분쇄합니다.
임팩트 밀: 수평 고속 회전 임펠러를 사용하여 재료를 고속으로 원심적으로 이동시키고 와류 챔버에서 서로 충돌하고 분쇄합니다.
볼 밀/튜브 밀: 회전 실린더에서 분쇄 매체의 충격, 분쇄 및 전단을 사용하여 재료를 분쇄합니다. 분쇄 매체는 구형, 짧은 기둥형, 막대형 등입니다.
스크리닝 밀: 스크리닝 메커니즘이 있는 밀을 사용하여 분쇄된 재료를 분쇄하고 분류합니다.
진동 밀: 진동 실린더에서 분쇄 매체의 충격, 분쇄 및 전단을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
타워 밀/수직 교반 밀: 수직 교반 메커니즘으로 구동되는 분쇄 매체의 충격, 분쇄 및 전단을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
수평 교반 밀: 수평 교반 메커니즘으로 구동되는 분쇄 매체의 충격, 분쇄 및 전단을 사용하여 재료를 분쇄합니다.
수직 밀/휠 밀: 분쇄 디스크와 분쇄 롤러의 상대 회전을 사용하여 재료를 분쇄하고 분쇄하고 레이먼드 밀, 로셰 밀 등과 같이 분쇄된 재료를 분류합니다.
링 롤러 밀: 분쇄 링(롤러)의 회전과 회전을 사용하여 충격, 충돌, 전단을 통해 분쇄 링과 분쇄 원 사이의 재료를 분쇄합니다.
수평 롤러 밀: 회전하는 실린더는 재료가 실린더 벽과 고압 롤러 사이에 고정되도록 강제하고 반복적으로 압착, 분쇄, 전단 및 분쇄합니다.
행성 밀: 분쇄 실린더의 회전과 회전으로 구동되는 분쇄 매체의 충격과 분쇄를 사용하여 재료를 분쇄합니다.
콜로이드 밀: 재료는 고속 회전 톱니와 고정 톱니 사이에서 전단 및 분쇄되어 효과적으로 유화 및 분산됩니다.
기류 분쇄기: 재료는 고속 기류를 사용하여 재료 간 또는 재료와 장치 벽 간의 강한 충돌, 충격 및 마찰로 분쇄됩니다.
중장비 분쇄기: 디스크 모양의 롤러가 하단 트랙을 따라 움직이며 반복적으로 롤링 및 전단을 적용하여 재료를 분쇄합니다.
측벽 분쇄기: 원통형 롤러는 회전 샤프트에 의해 구동되어 회전하고 측벽은 재료를 분쇄하기 위한 압출 효과를 생성합니다.
분류
선별기: 수평 스크린, 진동 스크린, 공명 스크린, 드럼 스크린 등을 포함한 스크린을 사용하여 분류를 수행합니다.
고정 스크린: 평행 그리드 막대로 구성된 경사 스크린 플레이트를 사용하여 분류를 수행합니다.
중력 침전 분류기: 분류는 유체 내 입자의 최종 침전 속도 차이를 사용하여 수행됩니다.
사이클론: 원심력의 작용으로 더 큰 입자는 장치 벽에 던져지고 아래로 회전하여 배출되고 더 작은 입자는 위로 회전하여 배출되어 분류를 달성합니다.
원심 분말 분류기: 원심장에서 입자의 다른 이동 궤적을 사용하여 가스-고체 분리 또는 분말 분류를 달성합니다.
사이클론 분말 분류기: 회전판을 사용하여 블레이드를 구동하여 분말 분류를 위해 회전합니다.
로터 분류기: 가스-고체 2상 흐름이 고속 로터의 블레이드 사이의 틈새를 통과할 때 큰 입자는 원심력 방향으로 던져져 분류됩니다.
분산 분류기: 재료는 분산 영역에서 분산되고 분산된 다음 분류 영역으로 들어갑니다.
활석의 표면 개질(활성화) 및 플라스틱 및 코팅에의 응용
활석은 화학식이 3MgO·4SiO2·H2O인 수화된 규산염입니다. 결정 모양은 플레이크, 잎, 바늘 및 블록일 수 있습니다.
순수한 활석의 구조는 두 층의 실리카 사이에 브루사이트(수산화 마그네슘, MgO·H2O) 층이 샌드위치되어 있으며, 층이 서로 위에 쌓이고 인접한 활석 층이 약한 반데르발스 힘으로 결합되어 있습니다. 전단력이 가해지면 층이 서로 쉽게 미끄러질 수 있습니다.
활석은 대부분의 화학 시약에 불활성이며, 산과 접촉해도 분해되지 않으며, 전기의 전도도가 낮고, 열 전도도가 낮고 열 충격 저항성이 높으며, 900°C로 가열해도 분해되지 않습니다.
활석의 이러한 뛰어난 특성은 활석을 좋은 필러로 만들고 플라스틱 및 코팅 분야에서 널리 사용되지만, 활석의 친수성 표면은 일부 소수성 분야에서의 적용을 제한합니다. 성능을 더욱 개선하고 적용 분야를 확장하기 위해서는 표면 개질이 필요합니다.
1. 활석의 표면 개질 방법 및 일반적으로 사용되는 개질제
(1) 활석의 일반적으로 사용되는 표면 개질제
활석을 폴리머와 더 잘 결합시키기 위해 현재 개질에 사용되는 두 가지 주요 개질제가 있습니다.
결합제: 주로 티타네이트, 알루미네이트, 실란 및 스테아르산. 티타네이트가 더 일반적으로 사용됩니다. 분자 구조는 R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n이며, 여기서 R´O-는 필러 표면의 화학 구조와 반응할 수 있고, R은 지방 또는 방향족 구조를 가진 장쇄 얽힌 그룹으로, 폴리머와 필러 간의 호환성을 개선할 수 있으며, Y는 폴리머 충전 시스템에서 가교 또는 결합할 수 있는 활성 반응성 그룹입니다.
계면활성제: 주로 소듐 도데실벤젠 설포네이트, 소듐 도데실 설포네이트, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드, 소듐 올레핀 설포네이트 등은 폴리머와 필러 사이의 상용성을 개선하는 데 커플링제와 동일한 효과를 갖지만 필러 표면에 결합하는 메커니즘은 커플링제와 다릅니다.
(2) 활석분말의 표면 개질 방법
표면 코팅 개질: 입자 표면을 계면활성제로 덮어 입자에 새로운 특성을 부여하는 것은 오늘날 일반적인 방법입니다.
기계화학적 방법: 분쇄, 마찰 및 기타 방법을 사용하여 표면 활성을 향상시키는 개질 방법입니다. 이 방법은 비교적 큰 입자를 분쇄하고 문지르면 더 작아집니다.
외부 필름 개질: 입자 표면에 폴리머 층을 균일하게 코팅하여 입자의 표면 특성을 변경하는 방법입니다. 활석가루의 경우, 먼저 분쇄하고 활성화한 다음 특정 조건에서 계면활성제로 흡착한 다음 계면활성제를 통해 단량체에 흡착하고 마지막으로 단량체가 중합되어 표면 코팅 효과를 얻을 수 있습니다.
국소 활성 개질: 화학 반응을 사용하여 입자 표면에 다양한 작용기를 형성하여 표면 개질 목적을 달성합니다.
고에너지 표면 개질: 고에너지 방전, 자외선, 플라즈마선 등을 사용하여 입자 표면을 개질합니다. 이 방법은 고에너지 방전, 자외선, 플라즈마선 등으로 생성된 막대한 에너지를 사용하여 입자 표면을 개질하여 표면을 활성화합니다. 입자와 폴리머의 호환성을 개선합니다.
침전 반응 개질: 침전 반응을 사용하여 개질합니다. 이 방법은 침전 효과를 사용하여 입자 표면을 코팅하여 개질 효과를 얻습니다.
2. 플라스틱 분야에서 활석가루의 응용
활석가루는 플라스틱을 채워 제품의 강성, 치수 안정성 및 윤활성을 개선하고, 고온 크립을 방지하고, 성형 기계의 마모를 줄이며, 충격 강도는 기본적으로 변하지 않은 채 충진을 통해 폴리머의 경도와 크립 저항성을 개선합니다. 적절하게 처리하면 폴리머의 열 충격 저항성을 개선하고, 플라스틱의 성형 수축, 제품의 굽힘 탄성 계수 및 인장 항복 강도를 개선할 수 있습니다.
PP 소재에서의 응용: 이 응용은 가장 널리 연구되고 가장 널리 사용됩니다. 현재 자동차 범퍼, 엔진 주변 부품, 에어컨 부품, 대시보드, 헤드라이트, 섀시, 페달 및 기타 부품과 같은 자동차 부품에 널리 사용되고 있습니다.
자동차에서의 응용: PP 소재는 광범위한 출처, 낮은 밀도를 가지고 있으며, 물리적 및 화학적 특성을 개선하기 위해 수정할 수 있습니다. 기계적 특성을 낮추지 않고도 비용을 절감하고, 무게를 줄이고, 연료 소비를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, PP소재에 활석가루를 주입하여 제조한 자동차용 냉각팬은 무게가 가볍고 소음이 낮을 뿐만 아니라 냉각 효율도 향상됩니다.
23 고령토의 응용 분야
(1) 세라믹 산업
세라믹 산업은 고령토를 가장 먼저 사용하는 산업이자, 고령토를 가장 많이 사용하는 산업이다. 일반적인 양은 공식의 20%~30%입니다. 세라믹에서 카올린의 역할은 화학적 안정성과 소결 강도를 향상시킬 수 있는 Al2O3를 도입하는 것입니다.
(2) 고무
고무의 콜로이드 혼합물에 카올린을 충전하면 고무의 화학적 안정성, 내마모성 및 기계적 강도를 향상시키고 경화 시간을 연장하며 고무의 유변학적 특성, 혼합 특성 및 가황 특성을 향상시키고 미가황 제품의 점도를 높일 수 있습니다. , 침하, 붕괴, 처짐, 변형, 플랫 튜브 등을 방지합니다.
(3) 페인트 안료
고령토는 흰색, 저렴한 가격, 우수한 유동성, 안정적인 화학적 특성 및 큰 표면 양이온 교환 용량으로 인해 오랫동안 페인트 및 바니시의 충전재로 사용되었습니다.
(4) 내화물
고령토는 내화성이 우수하며 종종 내화성 제품을 생산하는 데 사용됩니다.
(5) 촉매
고령토는 촉매 매트릭스로 직접 또는 산 또는 알칼리 개질 후 사용할 수 있으며, 현장 결정화 기술을 통해 분자체 또는 Y형 분자체를 포함하는 촉매로 합성할 수 있습니다.
(6) 케이블 재료
고절연 케이블을 생산하려면 전기적 성능 향상제를 과도하게 첨가해야 합니다.
(7) 윤활 분야
카올린은 층상 구조를 가지고 있고 입자 크기가 작아서 윤활성이 좋습니다.
(8) 중금속 폐수 처리
고령토는 매장량이 풍부하고 공급원이 넓으며 가격이 저렴합니다. 자연스러운 2차원 층 구조로 인해 비표면적이 크고 흡착 성능이 좋습니다.
(9) 2차 자원 활용
변형 카올린은 금속 이온을 회수하기 위한 2차 자원 활용 분야에서도 사용됩니다.
(10) 분해된 석유제품의 처리
현재 분해된 석유제품을 처리하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법은 흡착재생인데, 이는 벤토나이트, 카올린 등을 가공하여 만든 실리카-알루미나 흡착제를 주로 사용한다.
(11) 상변화 축열재 구축
층간재로 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용하여 석탄계 카올린을 용융 층간법으로 층간삽입 및 개질하였고, 층간삽입된 카올린을 매트릭스로 사용하였다.
(12) 태양에너지 저장재료
카올린과 스테아린산나트륨을 원료로 사용하여 새로운 형태의 카올린/스테아린산나트륨 상변화 축열재를 제조합니다.
(13) 분자체
고령토는 매장량이 풍부하고 가격이 저렴하며, 알루미늄-실리콘 함량이 높아 분자체 제조에 좋은 원료가 됩니다.
(14) 카올리나이트 유기 층간삽입물질
인터칼레이션 방법은 일반적으로 층상 무기물에 유기분자나 층상 고분자를 삽입하여 인터칼레이션 복합재료를 제조하는 방법이다.
(15) 나노재료
나노물질은 특별한 크기로 인해 자외선 및 전자파 차폐와 같은 많은 고유한 특성을 가지며 군사, 통신, 컴퓨터 및 기타 산업에 사용됩니다. 정수기 및 냉장고 생산 공정에 나노클레이를 첨가하면 항균 및 소독 효과가 있습니다. 세라믹 생산에 나노클레이를 첨가하면 세라믹의 강도를 50배까지 높일 수 있고, 엔진 부품 제조에도 사용될 수 있습니다.
(16) 유리섬유의 제조
고령토는 유리섬유 제조에 중요한 원료로, 유리섬유에 Al2O3와 SiO2를 제공합니다.
(17) 메조다공성 실리카 재료
메조다공성 물질은 기공 크기가 2~50 nm인 물질입니다. 그들은 큰 다공성, 흡착 능력 및 비 표면적을 가지고 있습니다.
(18) 지혈재료
외상 후 조절되지 않는 출혈은 높은 사망률의 주요 원인입니다. 천연 지혈제인 다이제시의 출혈 조절 능력을 바탕으로 새로운 유형의 산화철/카올린 나노점토 복합재료가 성공적으로 합성되었습니다.
(19) 약물 운반체
카올린은 촘촘하고 균일한 배열과 넓은 비표면적을 지닌 1:1 층상 결정체입니다. 서방성 물질로 많이 사용됩니다.
(20) 항균소재
(21) 조직공학
카올린을 바인더로 사용하여 변형된 폴리우레탄 폼(PU) 템플릿 방법을 사용하여 우수한 기계적 강도, 광물화 능력 및 우수한 세포 반응을 갖춘 3차원 MBG 지지체를 성공적으로 제조했습니다.
(22) 화장품
카올린은 화장품의 첨가제로 사용되어 유분과 수분 흡수를 강화하고 화장품의 피부 친화력을 높이며 보습 기능을 향상시킬 수 있습니다.
(23) 제지산업에서의 카올린의 응용
제지 산업에서 고령토의 국제 시장은 상대적으로 번영하며 그 판매량은 세라믹, 고무, 페인트, 플라스틱, 내화물 및 기타 산업의 판매량을 초과합니다.
흑연 음극재의 표면개질
흑연은 상업적으로 적용되는 최초의 리튬 이온 배터리용 음극 소재입니다. 30년 간의 개발 후에도 흑연은 여전히 가장 신뢰할 수 있고 널리 사용되는 음극 소재입니다.
흑연은 탄소 원자가 육각형 모양으로 배열되어 2차원 방향으로 뻗어 있는 좋은 층상 구조를 가지고 있으며, 리튬 이온 배터리용 음극 재료로서 흑연은 전해질에 대한 선택성이 높고 고전류 충방전 성능이 좋지 않습니다. 첫 번째 충전 및 방전 과정에서 용매화된 리튬 이온이 흑연 중간층에 삽입되어 환원 및 분해되어 새로운 물질을 생성하고 부피 팽창을 유발하여 흑연 층의 붕괴로 직접 이어질 수 있으며 사이클 성능을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 가역 비용량을 향상시키고 SEI 필름의 품질을 향상시키며 흑연과 전해질의 상용성을 높이고 사이클 성능을 향상시키기 위해 흑연을 개질할 필요가 있습니다. 현재 흑연 음극의 표면 개질은 주로 이루어집니다. 기계적 볼 밀링, 표면 산화 및 할로겐화 처리, 표면 코팅, 요소 도핑 및 기타 수단으로 구분됩니다.
기계식 볼밀링 방식
기계적 볼밀링법은 흑연 음극 표면의 구조와 형태를 물리적 수단으로 변화시켜 표면적과 접촉 면적을 늘려 리튬 이온의 저장 및 방출 효율을 높이는 방법이다.
1. 입자 크기 감소: 기계적 볼 밀링은 흑연 입자의 입자 크기를 크게 줄여 흑연 음극 재료의 비표면적이 더 작을수록 리튬 이온의 빠른 확산에 도움이 되고 속도 성능이 향상됩니다. 배터리의.
2. 새로운 상 도입: 볼 밀링 공정 중에 흑연 입자는 능면체 상과 같은 새로운 상 도입과 같은 기계적 힘으로 인해 상 변화를 겪을 수 있습니다.
3. 다공성 증가: 볼 밀링은 흑연 입자 표면에 다수의 미세 기공과 결함을 생성합니다. 이러한 기공 구조는 리튬 이온의 빠른 채널 역할을 하여 리튬 이온의 확산 속도와 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있습니다. 배터리.
4. 전도도 향상 : 기계적 볼밀링 자체가 흑연의 전도도를 직접적으로 변화시키지는 못하지만, 입자 크기를 줄이고 기공 구조를 도입함으로써 흑연 음극과 전해액의 접촉을 더욱 충분하게 하여 전도도를 향상시키고, 배터리의 전기화학적 성능.
표면 산화 및 할로겐화 처리
산화 및 할로겐화 처리는 흑연 음극 재료의 계면 화학적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
1. 표면 산화
표면 산화에는 일반적으로 기상 산화와 액상 산화가 포함됩니다.
2. 표면 할로겐화
할로겐화 처리를 통해 천연 흑연 표면에 C-F 구조가 형성되어 흑연의 구조적 안정성을 높이고 사이클 중에 흑연 플레이크가 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다.
표면 코팅
흑연 음극 재료의 표면 코팅 개질에는 주로 탄소 재료 코팅, 금속 또는 비금속 및 그 산화물 코팅, 폴리머 코팅이 포함됩니다. 가역 비용량, 첫 번째 쿨롱 효율, 사이클 성능 및 고전류 충 방전을 향상시키는 목적. 전극의 성능은 표면 코팅을 통해 달성됩니다.
1. 탄소재료 코팅
흑연 외층에 비정질 탄소층을 코팅하여 "코어-쉘" 구조의 C/C 복합재료를 만들어 비정질 탄소가 용매와 접촉하고 용매와 흑연 사이의 직접적인 접촉을 피하며, 용매 분자의 공존으로 인한 흑연 층 박리를 방지합니다.
2. 금속 또는 비금속 및 이들의 산화물 코팅
금속 및 그 산화물 코팅은 주로 흑연 표면에 금속 또는 금속 산화물 층을 증착하여 달성됩니다. 금속 코팅은 재료의 리튬 이온 확산 계수를 높이고 전극의 속도 성능을 향상시킬 수 있습니다.
흑연 표면에 Al2O3, 비정질 Al2O3 코팅과 같은 비금속 산화물 코팅은 전해질의 습윤성을 향상시키고, 리튬 이온의 확산 저항을 감소시키며, 리튬 수지상 결정의 성장을 효과적으로 억제하여 흑연 재료의 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
3. 폴리머 코팅
무기 산화물이나 금속 코팅은 부서지기 쉽고 균일하게 코팅하기 어렵고 쉽게 손상될 수 있다는 연구 결과에 따르면 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 유기산염으로 코팅된 흑연이 전기 화학적 성능을 향상시키는 데 더 효과적인 것으로 나타났습니다.
분체 코팅에서 황산바륨, 운모 분말 및 카올린의 역할
분체도료에 사용되는 필러는 비용절감은 물론, 코팅제품의 성능향상에도 큰 역할을 합니다. 코팅의 내마모성 및 긁힘 방지 개선, 용융 레벨링 중 코팅 처짐 감소, 내식성 개선, 내습성 개선 등이 있습니다.
분체도료용 필러를 선택할 때는 밀도, 분산 성능, 입자 크기 분포, 순도 등의 요소를 고려해야 합니다. 일반적으로 밀도가 높을수록 분말 코팅의 적용 범위는 낮아집니다. 큰 입자의 분산은 작은 입자의 분산보다 우수합니다. 필러는 화학적으로 불활성이며 안료와 같은 분말 제형의 특정 성분과의 반응을 피할 수 있습니다. 필러의 색상은 가능한 흰색이어야 합니다. 분체 도료에 일반적으로 사용되는 충전제 분말 재료는 주로 탄산 칼슘, 황산 바륨, 활석, 운모 분말, 카올린, 실리카, 규회석 등입니다.
분체 도료에 황산바륨 적용
코팅의 안료로 사용되는 황산바륨에는 천연과 합성의 두 가지 유형이 있습니다. 천연물을 중정석 분말이라 하고, 합성물을 침강황산바륨이라 한다.
분체 도료에서 침전된 황산바륨은 분체 도료의 균일화 및 광택 유지를 향상시킬 수 있으며 모든 안료와 우수한 상용성을 갖습니다. 분체 코팅은 분무 공정에서 이상적인 코팅 두께와 높은 분체 코팅 속도를 달성할 수 있습니다.
중정석분말 충진재는 높은 코팅강도, 높은 충진력, 높은 화학적 불활성을 요구하는 산업용 프라이머 및 자동차 중간도료에 주로 사용되며, 고광택을 요구하는 탑코트에도 사용됩니다. 라텍스 페인트에서 중정석의 높은 굴절률(1.637)로 인해 미세한 중정석 분말은 반투명 백색 안료의 기능을 가질 수 있으며 코팅에서 이산화티탄의 일부를 대체할 수 있습니다.
초미세 황산바륨은 충진량이 많고 명도가 좋으며 레벨링이 좋고 광택 유지력이 강하며 모든 안료와의 상용성이 좋은 특성을 가지고 있습니다. 분체도료에 가장 이상적인 필러입니다.
분체 도료에 운모 분말 적용
운모분말은 복합 규산염 조성으로 입자가 비늘 모양이고 내열성, 내산성 및 내알칼리성이 우수하며 분체 도료의 용융 유동성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 내열성 및 절연성 분체 도료에 사용되며 질감 분체의 충전재로 사용할 수 있습니다.
분말 코팅에 카올린 적용
고령토는 요변성과 침강 방지 특성을 향상시킬 수 있습니다. 소성점토는 유변학적 특성에 영향을 미치지 않으나, 활석분과 유사한 미처리 점토와 마찬가지로 소광효과, 은폐력 증가, 백색도 증가 등의 효과를 가질 수 있다.
카올린은 일반적으로 수분 흡수율이 높기 때문에 코팅의 요변성을 개선하고 소수성 코팅을 제조하는 데 적합하지 않습니다. 카올린 제품의 입자 크기는 0.2~1μm입니다. 입자 크기가 큰 카올린은 수분 흡수율이 낮고 매트 효과가 좋습니다. 작은 입자 크기(1μm 미만)의 카올린은 반광택 코팅 및 인테리어 코팅에 사용할 수 있습니다.
고령토는 수화된 규산알루미늄이라고도 합니다. 카올린은 가공방법에 따라 소성카올린(calcined kaolin)과 세척카올린(washed kaolin)으로 나눌 수 있다. 일반적으로 소성 카올린의 흡유량, 불투명도, 다공성, 경도 및 백색도는 세척 카올린보다 높지만 가격도 세척 카올린보다 높습니다.
14 화이트 카본 블랙의 응용
타이어에 적용
실리카는 보강제로 사용되며, 그 양이 가장 많은 분야가 고무분야로 전체의 70%를 차지한다. 실리카는 고무의 물리적 특성을 크게 향상시키고, 고무의 히스테리시스를 줄이며, 미끄럼 방지 특성을 잃지 않으면서 타이어의 구름 저항을 줄일 수 있습니다.
소포제에 적용
일반적으로 흄드 실리카에는 친수성과 소수성의 두 가지 유형이 있습니다. 소수성 제품은 친수성 제품을 표면 화학적 처리하여 얻습니다.
페인트 및 코팅 산업에 적용
실리카는 코팅 생산에서 유변학적 첨가제, 침강 방지제, 분산제 및 소광제로 사용할 수 있으며 농축, 침강 방지, 요변성 및 소광 역할을 합니다. 또한 코팅의 내후성 및 긁힘 방지성을 향상시키고, 코팅과 기재 사이의 접착력과 코팅의 경도를 향상시키며, 코팅의 내노화성을 향상시키고, 자외선 흡수 및 적외선 반사 특성을 향상시킬 수 있습니다.
전자 포장에 적용
표면 활성 처리된 흄드 실리카를 실리콘 개질 에폭시 수지 캡슐화 글루 매트릭스에 완전히 분산시킴으로써 캡슐화 재료의 경화 시간을 크게 단축할 수 있으며(2.0-2.5h) 경화 온도를 실온으로 낮출 수 있습니다. OLED 장치의 밀봉 성능이 크게 향상됩니다.
플라스틱에 적용
실리카는 새로운 플라스틱에도 자주 사용됩니다. 플라스틱 혼합시 소량의 실리카를 첨가하면 상당한 강화 효과가 나타나고 재료의 경도와 기계적 특성이 향상되어 가공 기술과 제품 성능이 향상됩니다.
도자기에 적용
나노-Al2O3 대신 흄드 실리카를 사용하여 95 도자기에 첨가하면 나노 입자의 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라 세라믹 재료의 강도와 인성을 향상시킬 뿐만 아니라 경도와 탄성을 향상시키는 2차 입자가 될 수 있습니다. 재료의 계수. 효과는 Al2O3를 첨가하는 것보다 더 이상적입니다.
제지 산업에 적용
제지 산업에서 흄드 실리카 제품은 종이의 백색도와 불투명도를 개선하고 내유성, 내마모성, 촉감, 인쇄 및 광택을 향상시키기 위해 종이 크기 조정제로 사용할 수 있습니다. 또한 도면 건조에 사용할 수 있어 종이의 표면 품질이 좋고 잉크가 안정적이며 뒷면에 균열이 생기지 않게 할 수 있습니다.
치약에 적용
침강 실리카는 현재 치약용 마찰제의 주요 유형입니다. 침강 실리카는 총 비표면적이 크고 흡착 능력이 강하며 흡착 물질이 더 많고 입자가 균일하여 투명성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 무독성, 무해한 안정적인 특성으로 인해 좋은 치약 원료입니다.
화장품에의 응용
무독성, 무취, 착색 용이성 등 실리카의 우수한 특성으로 인해 화장품 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 실리카는 스킨케어 제품과 화장품에 사용되어 피부를 매끈하고 부드럽게 만들어주며('볼베어링 효과'), 발생하는 '소프트 포커스 효과'는 피부 표면에 조사된 빛을 고르게 분포시켜 주름이나 잡티를 개선해줍니다. 피부는 쉽게 감지되지 않습니다.
고무신에 화이트 카본블랙 적용
화이트 카본블랙은 흑도가 높고 입자가 미세합니다. 투명한 화이트 카본블랙으로 만든 가황고무는 투명성이 높고 고무의 종합적인 물성을 향상시킬 수 있습니다.
제약 산업에의 응용
화이트 카본블랙은 생리학적 불활성, 높은 흡수성, 분산성 및 증점성을 갖고 있어 의약품 제조에 널리 사용되어 왔습니다.
잉크에 적용
또한 실리카는 프린터 잉크의 흐름을 제어하여 잉크가 임의로 흐르거나 처지지 않도록 하여 선명한 인쇄를 얻을 수 있도록 하는 데에도 사용됩니다. 음료 캔에서는 고속 스프레이 코팅의 사용을 제어합니다. 흄드 실리카는 복사기 및 레이저 프린터 토너의 분산제 및 흐름 조절제로도 사용됩니다.
살충제에 적용
실리카는 제초제 및 살충제용 살충제에 사용될 수 있습니다. 두 가지 일반적인 제초제인 디니트로아닐린과 요소의 혼합물에 소량의 흄드 실리카와 침전 실리카를 첨가하면 혼합물이 응집되는 것을 방지할 수 있습니다.
생활 필수품에 적용
실리카를 첨가한 식품 포장 백은 과일과 야채를 신선하게 보관할 수 있습니다. 화이트 카본 블랙은 또한 과일의 다양한 질병을 예방하고 치료하기 위한 매우 효과적인 살균제로 사용될 수 있습니다. 알코올 음료 생산 시 소량의 화이트 카본 블랙을 첨가하면 맥주를 정화하고 유통 기한을 연장할 수 있습니다.
분말 표면 개질제
표면 코팅 개질이란 표면 개질제가 입자 표면과 화학적 반응을 일으키지 않고 코팅과 입자가 반데르발스 힘에 의해 연결되는 것을 의미합니다. 이 방법은 거의 모든 종류의 무기 입자의 표면 개질에 적용 가능합니다. 이 방법은 주로 무기화합물이나 유기화합물을 사용하여 입자의 표면을 코팅하여 입자의 뭉침을 약화시키는 방법이다. 또한, 코팅은 입체 반발력을 발생시켜 입자가 다시 응집되는 것을 매우 어렵게 만듭니다. 코팅 개질에 사용되는 개질제로는 계면활성제, 고분산제, 무기물 등이 있습니다.
표면 화학적 개질은 표면 개질제와 입자 표면 사이의 화학 반응 또는 화학적 흡착에 의해 완료됩니다. 기계화학적 개질이란 파쇄, 분쇄, 마찰 등의 기계적 방법을 통해 광물의 격자구조, 결정형태 등을 변화시키고, 계의 내부에너지를 증가시키며, 온도를 상승시키고, 입자의 용해를 촉진시키며, 열적, 분해, 활성산소 또는 이온 생성, 미네랄의 표면 활성 강화, 미네랄과 기타 물질의 반응 또는 상호 접착을 촉진하여 표면 개질 목표를 달성합니다.
침전반응법은 분말입자가 포함된 용액에 침전제를 첨가하거나, 반응계 내에서 침전제 생성을 촉발할 수 있는 물질을 첨가하여 변형된 이온이 침전반응을 거쳐 표면에 침전되도록 하는 방법이다. 입자를 코팅하여 입자를 코팅합니다. 침전법은 크게 직접침전법, 균일침전법, 불균일침전법, 공침법, 가수분해법 등으로 나눌 수 있다.
캡슐 개질은 분말 입자의 표면을 균일하고 일정한 두께의 필름으로 덮는 표면 개질 방법입니다. 고에너지 개질법은 플라즈마나 방사선 처리에 의해 중합반응을 개시하여 개질하는 방법이다.
표면 수정자에는 다양한 유형이 있으며 아직 통일된 분류 표준이 없습니다. 표면개질제는 화학적 성질에 따라 유기개질제와 무기개질제로 구분되며 각각 분말의 유기표면개질과 무기표면개질에 사용된다. 표면개질제에는 커플링제, 계면활성제, 폴리올레핀올리고머, 무기개질제 등이 포함됩니다.
분말의 표면 개질은 주로 분말 표면의 표면 개질제 작용을 통해 이루어집니다. 따라서 표면개질제의 제형(다양성, 용량 및 사용량)은 분말 표면의 개질 효과와 개질된 제품의 적용 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 표면 개질제의 공식화는 고도로 목표화되어 있습니다. 즉, "하나의 자물쇠를 여는 하나의 열쇠"라는 특성을 가지고 있습니다. 표면개질제의 제제화에는 품종 선택, 복용량 결정 및 사용법이 포함됩니다.
다양한 표면 수정자
표면개질제 품종을 선택할 때 주요 고려사항은 분말원료의 특성, 제품의 용도나 응용분야, 공정, 가격, 환경보호 등의 요소이다.
표면개질제의 투여량
이론적으로는 입자 표면에 단층 흡착을 달성하는 데 필요한 투여량은 최적의 투여량이며 이는 분말 원료의 비표면적 및 표면 개질제 분자의 단면적과 관련이 있지만 이 투여량은 100% 적용 범위가 달성될 때 반드시 표면 개질제의 투여량은 아닙니다. 무기질 표면코팅 개질의 경우 코팅율과 코팅층 두께에 따라 색상, 광택 등의 특성이 달라질 수 있으므로, 개질시험과 도포성능시험을 통해 실제 최적 사용량을 결정해야 합니다. 이는 표면개질제의 투여량이 표면개질 중 표면개질제의 분산 및 코팅의 균일성과 관련될 뿐만 아니라 분말 원료의 표면 특성 및 기술 지표에 대한 적용 시스템의 특정 요구사항과도 관련이 있기 때문입니다. 재료.
표면 수정자를 사용하는 방법
좋은 사용 방법은 표면 개질제의 분산과 분말의 표면 개질 효과를 향상시킬 수 있습니다. 반대로 부적절하게 사용하면 표면개질제의 투여량이 증가하여 개질 효과가 기대한 목적을 달성하지 못할 수 있습니다. 표면개질제의 용도에는 제조방법, 분산방법, 첨가방법이 포함되며, 표면개질제를 2개 이상 사용할 경우 첨가순서도 포함된다.