4 pontos-chave para escolher modificadores de superfície em pó
Existem muitos tipos de modificadores de superfície em pó no mercado com diversas funções e, claro, preços diferentes. Como escolher o modificador mais adequado?
A prática tem mostrado que ao selecionar variedades de modificadores de superfície, as principais considerações incluem: as propriedades das matérias-primas em pó, o uso ou campo de aplicação do produto, bem como a tecnologia, o preço e a proteção ambiental.
1. Propriedades das matérias-primas em pó
As propriedades das matérias-primas em pó são principalmente ácido, alcalinidade, estrutura de superfície e grupos funcionais, características de adsorção e reação química, etc. Os modificadores de superfície que podem reagir quimicamente ou adsorver quimicamente com a superfície das partículas de pó devem ser selecionados tanto quanto possível, porque adsorção física em É fácil dessorver sob forte agitação ou extrusão durante aplicações subsequentes.
Por exemplo, as superfícies de minerais de silicato ácidos, como quartzo, feldspato, mica e caulim, podem se ligar a agentes de acoplamento de silano para formar uma adsorção química mais forte; entretanto, os agentes de acoplamento de silano geralmente não podem se ligar a carbonatos alcalinos. Os minerais sofrem reações químicas ou adsorção química, enquanto os agentes de acoplamento de titanato e aluminato podem adsorver quimicamente com minerais alcalinos carbonáticos sob certas condições e até certo ponto.
2. Uso do produto
A finalidade do produto é a consideração mais importante na seleção de um modificador de superfície. Diferentes campos de aplicação têm diferentes requisitos técnicos para desempenho de aplicação de pó, como molhabilidade superficial, dispersão, valor de pH, poder de cobertura, resistência às intempéries, brilho, propriedades antibacterianas, proteção UV, etc. . Uma das razões para a variedade de agentes sexuais.
Por exemplo, pós inorgânicos (cargas ou pigmentos) utilizados em vários plásticos, borrachas, adesivos, revestimentos à base de óleo ou solvente requerem boa lipofilicidade superficial, isto é, boa afinidade ou compatibilidade com o material de base polimérica orgânica. , que requer a seleção de modificadores de superfície que possam tornar a superfície dos pós inorgânicos hidrofóbica e oleofílica; para pigmentos inorgânicos utilizados em blanks cerâmicos, eles não só precisam ter boa dispersão no estado seco, mas também requerem afinidade com os blanks inorgânicos. Boa compatibilidade e pode ser dispersado uniformemente no branco; para modificadores de superfície de pós inorgânicos (cargas ou pigmentos) utilizados em tintas ou revestimentos à base de água, são necessárias a dispersão e a estabilidade de sedimentação do pó modificado na fase aquosa. Boa compatibilidade.
Para modificadores de superfície inorgânicos, eles são selecionados principalmente com base nos requisitos funcionais dos materiais em pó no campo de aplicação. Por exemplo, para fazer com que o dióxido de titânio tenha boa resistência às intempéries e estabilidade química, SiO2 e Al2O3 devem ser usados para revestimento superficial (filme), para fazer com que o pigmento muscovita tenha um bom efeito perolado, é necessário usar TiO2 para revestimento superficial (filme).
Ao mesmo tempo, diferentes sistemas aplicativos possuem componentes diferentes. Ao selecionar um modificador de superfície, você também deve considerar a compatibilidade e compatibilidade com os componentes do sistema de aplicação para evitar a falha funcional de outros componentes do sistema devido ao modificador de superfície.
3. Processo de modificação
O processo de modificação também é uma das considerações importantes na seleção de modificadores de superfície, como temperatura, pressão e fatores ambientais. Todos os modificadores orgânicos de superfície se decomporão a uma determinada temperatura. Por exemplo, o ponto de ebulição dos agentes de acoplamento de silano varia entre 100 e 310°C dependendo do tipo. Portanto, é melhor selecionar um modificador de superfície com temperatura de decomposição ou ponto de ebulição superior à temperatura de processamento da aplicação.
O atual processo de modificação de superfície adota principalmente o método seco e o método úmido. Não há necessidade de considerar a solubilidade em água do processo seco, mas a solubilidade em água do modificador de superfície deve ser considerada para o processo úmido, porque somente se for solúvel em água poderá entrar em contato total e reagir com as partículas de pó em um ambiente úmido.
Portanto, para modificadores de superfície que não são diretamente solúveis em água e devem ser utilizados em ambiente úmido, devem ser previamente saponificados, amonizados ou emulsificados para que possam ser dissolvidos e dispersos em soluções aquosas.
4. Preço e fatores ambientais
Finalmente, ao selecionar modificadores de superfície, o preço e os fatores ambientais também devem ser considerados. Com a premissa de atender aos requisitos de desempenho do aplicativo ou otimizar o desempenho do aplicativo, tente escolher modificadores de superfície mais baratos para reduzir o custo da modificação de superfície. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à seleção de modificadores de superfície que não poluem o meio ambiente.
5 tipos principais de métodos de modificação de superfície para fibra de carbono
A fibra de carbono (CF), como um novo tipo de material compósito reforçado, tem sido amplamente utilizada em diversas indústrias e tem atraído muita atenção. No entanto, a superfície do CF é relativamente lisa e não possui grupos ativos. A superfície da fibra é quimicamente inerte, portanto a fibra tem baixa hidrofilicidade e baixa adesão à matriz e é fácil de cair. Portanto, é necessário melhorar a interface entre o CF e o reforço matricial.
Até agora, os métodos comuns de modificação de superfície de fibra de carbono incluem principalmente modificação de revestimento, modificação de enxerto de superfície, modificação de oxidação, modificação de plasma e modificação de junta, entre os quais o tratamento de oxidação e o tratamento de enxerto de superfície são mais populares. Métodos. Esses métodos de modificação melhoram a molhabilidade da fibra, a ligação química e o intertravamento mecânico com a matriz para formar uma camada de transição, promover a transmissão uniforme de tensão e reduzir a concentração de tensão.
A superfície da fibra de carbono é lisa, possui poucos grupos ativos e não adere firmemente à matriz. Em aplicações normais é necessário melhorar a taxa de adesão. Um método é tornar áspera a superfície lisa da fibra de carbono através de efeitos físicos, criando ranhuras ou pequenos furos para aumentar a área de contato com o material da matriz. Polímeros ou nanopartículas podem ser preenchidos na fibra. Nas ranhuras na superfície, a fibra e o polímero podem ser travados mecanicamente através da forma áspera da superfície da fibra após a cura, resultando em um efeito de interligação mecânico óbvio entre a fibra e a matriz, o que é benéfico para melhorar a resistência da interface.
1. Modificação do revestimento
A modificação do revestimento de fibra de carbono pode abranger uma variedade de materiais, como sais metálicos, ligas metálicas, nanomateriais de carbono, etc., por meio de pulverização, deposição física ou química, polímeros, métodos sol-gel e processos de revestimento. Após o revestimento, a superfície dos CFs apresenta propriedades diferentes.
2. Enxerto de superfície
O enxerto de superfície de fibra de carbono é um método de modificação de CF de baixo para cima e extensivamente estudado. Em comparação com os métodos de oxidação e revestimento de superfície, o enxerto de superfície pode proporcionar ao polímero enxertado uma melhor adesão à superfície do CF. Por meio de radiação ou reação química, a reação de enxerto é desencadeada na superfície dos CFs, e polímeros com grupos funcionais são introduzidos na superfície dos CFs, o que melhora a resistência da interface do material compósito.
3. Tratamento de oxidação
O tratamento de oxidação de fibra de carbono é um método de modificação simples que não apenas aumenta a distribuição e o tamanho dos poros na superfície do CF, mas também introduz diferentes concentrações de grupos funcionais contendo oxigênio, o que tem um impacto significativo na adesão da interface do material e na eficiência de imobilização ( Ou seja). Influência.
4. Tratamento de plasma
O tratamento por plasma é um método de tratamento proeminente e bem-sucedido para uma variedade de materiais, incluindo materiais de carbono. Plasma de energia alta o suficiente é usado para atingir a superfície do CF, fazendo com que as ligações químicas se quebrem e se reorganizem na superfície, melhorando assim a estrutura da superfície e o desempenho da fibra de carbono para obter uma boa adesão entre o CF e o material da matriz. O tratamento por plasma tem as vantagens de operação simples, alta eficiência, proteção ecológica e ambiental.
5. Modificação conjunta
Os métodos de modificação única mencionados acima apresentam mais ou menos defeitos. Por exemplo, o CF modificado com revestimento tem baixa adesão entre o revestimento e o CF, requer o uso de solventes durante o processo de fabricação, tem baixa eficiência de preparação e é difícil de produzir continuamente; o investimento em equipamentos de tratamento de plasma é caro; na oxidação química úmida e eletrólise Alguma contaminação líquida é inevitável durante o tratamento químico, e as condições de modificação devem ser controladas com precisão na oxidação em fase gasosa para evitar que a oxidação excessiva destrua a estrutura interna do CF, e o uso de nanomateriais ou polímeros enxertados para modificar a superfície das fibras de carbono é complexa.
Portanto, ao modificar a superfície da fibra de carbono, a modificação conjunta usando vários métodos de modificação pode evitar as deficiências de usá-los sozinhos e combinar as vantagens entre si. Esta é a direção principal do tratamento de modificação de superfície de fibra de carbono no futuro.
Quais são as diferenças entre talco branco, talco preto e hidrotalcita?
Actualmente, os produtos relacionados com o "talco" no mercado incluem principalmente talco branco, talco preto, hidrotalcite, etc. Embora sejam todos chamados talco, os seus ingredientes, utilizações, preços, etc.
1. Talco branco
O talco é um mineral de silicato de magnésio hidratado, mais comumente encontrado no branco, que é o talco branco. Veja a China em busca do talco do mundo. O talco branco fornecido no mercado internacional provém principalmente da China. As vantagens do talco chinês não se refletem apenas nas reservas e na produção, mas, mais importante ainda, na extraordinária qualidade do talco branco, especialmente do talco branco de alta pureza.
O talco branco possui alto isolamento elétrico, isolamento térmico, alto ponto de fusão e forte adsorção de óleo. É amplamente utilizado na fabricação de papel, indústria química, medicina, borracha, cerâmica, tintas, cosméticos e outras indústrias.
2. Talco preto
O talco preto é um mineral de argila de silicato rico em magnésio do tipo 2:1 (T-O-T). É macio, tem estrutura escamosa e toque escorregadio. Não contém água entre as camadas, é inodoro e insípido, possui propriedades químicas estáveis, pequenas partículas e grande área superficial específica. O talco preto varia de cinza a preto porque contém carbono orgânico. Sua composição química, composição mineral e origem do depósito mineral são semelhantes ao talco branco. Os principais componentes do minério são geralmente compostos por talco, quartzo, carbono orgânico, etc.
Atualmente, a maior parte do talco preto é processado em talco branco por meio da tecnologia de branqueamento e depois usado na indústria cerâmica tradicional e em enchimentos básicos. As direções de pesquisa são principalmente clareamento de alta eficiência e tecnologia de processamento ultrafino.
3. Hidrotalcita
A hidrotalcita é dividida em hidrotalcita natural e hidrotalcita sintética. Como a hidrotalcita natural é difícil de extrair e sua pureza não é alta, a oferta de hidrotalcita no mercado é dominada pela hidrotalcita sintética.
Hidrotalcitas sintéticas (LDHs) são uma classe de compostos aniônicos em camadas com amplas perspectivas de aplicação, compostas principalmente de hidrotalcita (HT), semelhante à hidrotalcita (HTLC para abreviar) e seus produtos químicos de intercalação hidrotalcita pilarizada (LDH pilarizada) constituem.
A hidrotalcita sintética é um composto di-hidroxi não tóxico com uma estrutura especial em camadas. Possui propriedades físicas e químicas, como propriedades de carga, permutabilidade aniônica, propriedades de adsorção, propriedades catalíticas, etc. Possui uma ampla gama de aplicações no campo de materiais de resina polimérica. Usado principalmente como estabilizador de calor para produção de cloreto de polivinila (PVC) e absorvedor de halogênio para produção de resina de poliolefina.
As principais categorias de produtos acabados de hidrotalcita sintética incluem hidrotalcita sintética geral, hidrotalcita sintética altamente transparente e hidrotalcita sintética retardante de chama.
6 tipos de métodos de modificação para ganga de carvão
A fim de resolver o problema da acumulação de ganga de carvão, encontrar maneiras de extrair o valor de utilização adicional da ganga de carvão e "transformar resíduos em tesouro" ao máximo, muitos pesquisadores modificaram a ganga de carvão para aumentar sua atividade, tornando-a um material com vários materiais ecológicos de alto valor agregado, resolvem o problema da poluição da ganga de carvão pela causa raiz e atingem o objetivo de reciclagem de recursos residuais e proteção ambiental.
Atualmente, os métodos de modificação da ganga de carvão incluem principalmente tratamento ácido ou alcalino tradicional, método mecanoquímico, método de modificação orgânica de superfície, método de modificação de calcinação, método de modificação hidrotérmica e método de modificação composta.
1. Método de modificação mecânica
A retificação mecânica é um método físico comum para modificar materiais. A moagem da ganga de carvão aumentará sua área superficial específica e, assim, melhorará a atividade de adsorção de partículas sólidas. Também mudará a estrutura cristalina e o tamanho das partículas cristalinas da ganga de carvão, e as matérias-primas estarão em. Quando as partículas são refinadas, a micro-homogeneização é obtida e a reatividade será bastante melhorada.
2. Método de modificação ácida ou alcalina
A modificação ácida consiste em dissolver íons metálicos solúveis em ácido, como Al, Fe e Ca na ganga de carvão por meio de lixiviação ácida, melhorar a distribuição do tamanho dos poros, o número de furos e a área de superfície específica dentro da ganga de carvão e alterar a estrutura cristalina e propriedades superficiais da ganga de carvão; além disso, a modificação do ácido também pode aumentar os sítios ativos da ganga do carvão para tornar seu desempenho de adsorção mais forte.
3. Método de modificação orgânica de superfície
A modificação superficial da ganga de carvão refere-se ao enxerto de uma camada de modificadores orgânicos na superfície da ganga de carvão por meio de métodos químicos ou físicos para alterar a carga superficial, hidrofilicidade, dispersão e outras propriedades da ganga de carvão, e realizar modificação e ativação para dar à ganga de carvão sua propriedades únicas. As características de adsorção aumentam a capacidade de reparo e ativação da ganga de carvão e ampliam o escopo de aplicação da ganga de carvão.
4. Método de modificação de calcinação
A modificação da calcinação refere-se ao processo de transformação da caulinita de baixa atividade superficial na ganga de carvão em metacaulinita altamente ativa por meio de torrefação em alta temperatura. A porosidade e a estrutura cristalina da ganga do carvão podem ser alteradas por meio da calcinação. O grau de modificação da calcinação da ganga de carvão é afetado principalmente pela temperatura e pelo tempo de calcinação. A diferença entre esses dois fatores principais causará diferentes fases de caulim na ganga do carvão. As mudanças levarão a diferenças de desempenho na ganga de carvão modificado calcinado.
5. Método de modificação hidrotérmica
A ganga de carvão modificada hidrotérmica refere-se a um certo grau de modificação física ou química da ganga de carvão sob uma certa temperatura e pressão para obter um material mais completo. Em particular, o método hidrotérmico supercrítico possui muitas propriedades únicas. Pode não apenas melhorar a reatividade da ganga do carvão, mas também alterar a estrutura interna da ganga do carvão até certo ponto. Quando usado para preparar peneiras moleculares de zeólita, pode obter alta limpeza e forma cristalina completa. Novos materiais.
6. Método de modificação de compostos
A modificação do compósito é geralmente baseada na modificação térmica, usando modificação mecânica ou modificação química para estimular a atividade da ganga de carvão. A modificação composta pode integrar as vantagens de um único método de modificação até certo ponto, compensar seus defeitos inerentes e produzir efeitos sinérgicos. O desempenho abrangente da ganga de carvão modificada composta é obviamente melhor do que o da ganga de carvão modificada por um único processo e também pode atender a várias necessidades. Necessidades industriais. Além disso, o processo compósito pode melhorar muito a eficiência de ativação da ganga de carvão, obter materiais compósitos de ganga de carvão com melhor desempenho e promover a utilização eficiente de recursos minerais na ganga de carvão, por isso é amplamente utilizado.
Moinho agitador, moinho a jato, moinho de areia, como escolher?
O equipamento de moagem ultrafino usa força mecânica para moer materiais até o nível de mícron e classificá-los. Devido ao seu bom desempenho de processamento, é amplamente utilizado em revestimentos de alta qualidade, alimentos, medicamentos, produtos químicos, materiais de construção, materiais medicinais, mineração e outras indústrias. Com o rápido desenvolvimento da economia global, a indústria de pólvora do meu país está crescendo, e os equipamentos de pólvora, especialmente os equipamentos de britagem ultrafina, desempenham um papel fundamental nisso.
Moinho de mistura
Um moedor agitador (moinho agitador) refere-se a um tipo de equipamento de moagem ultrafino que consiste em um cilindro estacionário preenchido com meio de moagem e um agitador rotativo. O cilindro do moedor misturador geralmente é feito com uma camisa de resfriamento. Ao moer materiais, água de resfriamento ou outro meio de resfriamento pode ser passado para a camisa de resfriamento para controlar o aumento de temperatura durante a moagem. A parede interna do cilindro de moagem pode ser revestida com diferentes materiais de acordo com os diferentes requisitos de moagem, ou um eixo curto fixo (haste) pode ser instalado e feito em diferentes formatos para aumentar o efeito de moagem. O agitador é a parte mais importante do moinho misturador, e existem tipos como tipo eixo-haste, tipo disco, tipo disco perfurado, tipo cilíndrico, tipo anel, tipo espiral, etc. principalmente vertical, enquanto os moinhos agitadores de disco vêm em dois tipos: vertical e horizontal.
Moinho a jato
O tamanho da partícula do produto acabado do moinho de fluxo de ar está na faixa de 1 ~ 30 μm, e o tamanho da partícula da alimentação de processamento é estritamente controlado abaixo de 1 mm em circunstâncias normais. Pode ser amplamente utilizado em materiais como terras raras, vários mármores duros, caulim, talco e outros minerais não metálicos de dureza média. de processamento ultrafino.
Pulverizador de fluxo de ar plano: O pulverizador de fluxo de ar plano também é chamado de moinho de fluxo de ar de disco horizontal. Quando o equipamento está funcionando, o fluxo de ar de alta pressão é ejetado do bico em velocidade ultra-alta, e o material é acelerado pelo bico Manchuri e depois enviado para a câmara de britagem para movimento circular de alta velocidade, onde é triturado por impacto , colisão e atrito. Sob a ação da força centrífuga, as partículas grossas são lançadas em direção à parede da câmara de britagem para britagem circular, e as partículas finas transbordam com o fluxo de ar e são coletadas. As vantagens deste equipamento são estrutura simples e fácil operação.
Moinho a jato de ar de leito fluidizado: comumente usado para britagem ultrafina, quebra e modelagem de materiais em cerâmica, matérias-primas químicas, materiais refratários, materiais de bateria, produtos farmacêuticos e outras indústrias. Quando o equipamento está funcionando, ar de alta pressão é pulverizado na câmara de britagem em alta velocidade através de vários bicos. Os materiais alimentados são acelerados pelo fluxo de ar de alta pressão na câmara de britagem. Eles são esmagados por colisão e fricção na interseção de cada bico e, em seguida, entram na câmara de classificação com o fluxo de ar para completar a classificação. O material grosso retorna à área de britagem para continuar a britagem, e o excesso de produtos qualificados é coletado pelo separador de ciclone.
Pulverizador de fluxo de ar contra-jato: O pulverizador de fluxo de ar contra-jato também é chamado de moinho de fluxo de ar de colisão e moinho de jato reverso. Quando o equipamento está funcionando, dois materiais acelerados e fluxo de ar de alta velocidade se encontram em determinado ponto da linha reta horizontal e colidem para completar a britagem. As partículas sólidas que entram na câmara de classificação com o fluxo de ar ficam sob a ação do rotor de classificação, e as partículas grossas permanecem na borda externa e são trituradas. Retorne à câmara de britagem para nova britagem e as partículas finas que atendem aos requisitos de tamanho de partícula continuam a aumentar e, após fluir, tornam-se produtos por meio da separação gás-sólido.
Moinho de areia
Um moinho de areia é outra forma de agitador ou moinho de esferas, assim chamado porque originalmente usava areia natural como meio de moagem. Os moinhos de areia dependem principalmente da rotação em alta velocidade entre os meios de moagem e os materiais para realizar o trabalho de moagem. Eles podem ser divididos em tipos abertos e fechados, e cada um pode ser dividido em tipos verticais e horizontais.
De modo geral, a diferença entre um moinho de areia horizontal e um moinho de areia vertical é que o moinho de areia horizontal tem maior capacidade de areia, maior eficiência de moagem e é relativamente fácil de desmontar e limpar. Em termos de aplicação, os moinhos de areia são amplamente utilizados em revestimentos, corantes, tintas, tintas, medicamentos, nanocargas, pó magnético, ferrita, filme fotossensível, pesticidas, fabricação de papel, cosméticos e outros campos para moagem eficiente de nanopós.
Não importa o desenvolvimento da indústria de pós, a moagem por impacto ultrafino sempre foi um dos principais meios de obtenção de pó ultrafino.
Usando metalurgia do pó para preparar materiais compósitos de cobre e diamante de alta condutividade térmica
Em áreas como embalagens eletrônicas e aeroespacial, dispositivos de dissipação de calor à base de metal têm sido desenvolvidos há décadas. À medida que a densidade de potência dos dispositivos continua a aumentar, são impostos requisitos mais elevados à condutividade térmica dos materiais de embalagem eletrónica. Ao combinar diamante com alta condutividade térmica (2.200 W/(m·K)) e baixo coeficiente de expansão térmica ((8,6±1)×10-7/K) com metais como cobre e alumínio, alta condutividade térmica pode ser integrada , um material compósito "metal + diamante" com coeficiente de expansão térmica ajustável e altas propriedades mecânicas e de processamento, atendendo assim aos rigorosos requisitos de diferentes embalagens eletrônicas, e é considerado a quarta geração de materiais de embalagem eletrônica.
Entre vários materiais metálicos, em comparação com outros metais como o alumínio, o cobre tem uma condutividade térmica mais alta (385~400 W/(m·K)) e um coeficiente de expansão térmica relativamente baixo (17×10-6/K). Simplesmente adicionando uma quantidade menor de reforço de diamante, o coeficiente de expansão térmica pode corresponder ao dos semicondutores e é fácil obter maior condutividade térmica. Ele não apenas atende aos rigorosos requisitos das embalagens eletrônicas atuais, mas também possui boa resistência ao calor, resistência à corrosão e estabilidade química. Ele pode atender em maior medida aos requisitos de condições de serviço extremas, como alta temperatura e ambiente corrosivo, como projetos de energia nuclear, ambientes ácido-base e ambientes atmosféricos secos, úmidos, frios e quentes.
Como preparar?
Atualmente, existem muitos métodos para preparar materiais compósitos de diamante/cobre, como metalurgia do pó, deposição química, liga mecânica, deposição por pulverização, fundição, etc. processo de preparação e excelente desempenho dos materiais compósitos preparados. Desta forma, o pó de Cu e as partículas de diamante podem ser misturados uniformemente por meio de moagem de bolas, etc., e então a sinterização e a moldagem podem ser usadas para preparar um material compósito com uma microestrutura uniforme. Sendo a etapa mais crítica na metalurgia do pó, a moldagem por sinterização está relacionada à qualidade final do produto acabado. Os processos de sinterização comumente usados atualmente na preparação de materiais compósitos de Cu/diamante incluem: sinterização por prensa a quente, sinterização de alta temperatura e alta pressão e sinterização por plasma de descarga.
Sinterização por prensagem a quente
O método de sinterização por prensagem a quente é um método de formação por soldagem por difusão. Como método tradicional de preparação de materiais compósitos, o processo principal é misturar uniformemente o reforço e o pó de cobre, colocá-los em um molde de formato específico e colocá-los na atmosfera, vácuo ou ambiente protegido. Na atmosfera, a pressão é aplicada na direção uniaxial durante o aquecimento, de modo que a formação e a sinterização ocorrem simultaneamente. Como o pó é sinterizado sob pressão, o pó tem boa fluidez e o material tem alta densidade, o que pode descarregar o gás residual do pó, formando assim uma interface estável e forte entre o diamante e o cobre. , melhorar a resistência de ligação e as propriedades termofísicas de materiais compósitos
Sinterização em temperatura ultra-alta e alta pressão
O método de ultra-alta pressão e alta temperatura é semelhante em mecanismo ao método de sinterização por prensagem a quente, exceto que a pressão aplicada é maior, geralmente 1-10 GPa. Através de temperaturas e pressões mais altas, o pó misturado é rapidamente sinterizado e formado em pouco tempo.
Sinterização por plasma de faísca
A sinterização por plasma spark (SPS) aplica corrente de pulso de alta energia ao pó e aplica uma certa pressão para causar descarga entre as partículas para excitar o plasma. As partículas de alta energia geradas pela descarga colidem com as superfícies de contato entre as partículas, o que pode ativar a superfície das partículas. Obtenha sinterização de densificação ultrarrápida.
A metalurgia do pó tornou-se um dos métodos de preparação mais comumente utilizados devido ao seu processo de preparação simples e excelente desempenho dos materiais compósitos preparados.
Os 8 pós cerâmicos mais populares atualmente
Cerâmicas avançadas têm excelentes propriedades mecânicas, acústicas, ópticas, térmicas, elétricas, biológicas e outras, e podem ser vistas em todos os lugares em campos de tecnologia de ponta, como aeroespacial, informação eletrônica, biomedicina e fabricação de equipamentos de ponta. Existem muitos tipos de cerâmicas, e cerâmicas com diferentes composições possuem características próprias, como a resistência à oxidação das cerâmicas de alumina, a alta resistência e resistência à corrosão elétrica das cerâmicas de nitreto de silício, a alta tenacidade e biocompatibilidade das cerâmicas de zircônia, etc.
Alumina de alta pureza
A alumina de alta pureza (4N e superior) tem as vantagens de alta pureza, alta dureza, alta resistência, resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, bom isolamento, propriedades químicas estáveis, desempenho moderado de encolhimento em alta temperatura, etc., e tem boas propriedades de sinterização assim como a alumina comum Com propriedades ópticas, elétricas, magnéticas, térmicas e mecânicas incomparáveis, o pó é um dos materiais de alta qualidade com maior valor agregado e o mais utilizado na química moderna. Como uma categoria representativa de produtos de alumina de alto desempenho, a alumina de alta pureza é amplamente utilizada em indústrias de alta tecnologia e de ponta, como materiais fluorescentes, cerâmica transparente, dispositivos eletrônicos, novas energias, materiais catalíticos e materiais aeroespaciais.
Boemita
Boehmite contém uma água cristalina com a fórmula química γ-Al2O3·H2O ou γ-AlOOH, que é um tipo de hidrato de óxido de alumínio.
Nitreto de Alumínio
Com base no desenvolvimento atual de chips eletrônicos cujo desempenho abrangente está cada vez maior e cujo tamanho geral está cada vez menor, a densidade do fluxo de calor exibida durante o processo de trabalho dos chips eletrônicos também aumentou significativamente. Portanto, a seleção de materiais e processos de embalagem apropriados e a melhoria das capacidades de dissipação de calor dos dispositivos tornaram-se gargalos técnicos no desenvolvimento de dispositivos de energia. Os próprios materiais cerâmicos têm propriedades como alta condutividade térmica, boa resistência ao calor, alto isolamento, alta resistência e combinação térmica com materiais de chip, tornando-os muito adequados como substratos de embalagem de dispositivos de energia.
Nitreto de silício
Atualmente, o nitreto de silício é usado principalmente como material cerâmico, e a cerâmica de nitreto de silício é um material-chave indispensável na tecnologia industrial, especialmente na tecnologia de ponta.
Alumina esférica
Entre muitos materiais em pó termicamente condutores, a alumina esférica depende de sua alta condutividade térmica, alto coeficiente de enchimento, boa fluidez, tecnologia madura, especificações ricas e relativamente razoável. O preço se tornou a categoria de pó condutor térmico mais popular no campo de condutividade térmica de alta qualidade na indústria de pó condutor térmico.
Titanato de bário
O titanato de bário (BaTiO3) é uma estrutura de perovskita do tipo ABO3. Desde que as excelentes propriedades dielétricas da cerâmica de titanato de bário foram descobertas na primeira metade do século 20, ela tem sido usada como material dielétrico para capacitores. Atualmente é o material dielétrico mais comumente usado. Um dos pós cerâmicos eletrônicos mais comuns também é o material original para a fabricação de componentes eletrônicos, por isso é chamado de "espinha dorsal da indústria de cerâmica eletrônica".
Zircônia nanocomposta
A zircônia nanocomposta é um tipo de zircônia que pode manter a fase tetragonal ou cúbica à temperatura ambiente após a adição de estabilizadores. Os estabilizadores são principalmente óxidos de terras raras (Y2O3, CeO2, etc.) e óxidos de metais alcalino-terrosos (CaO, MgO, etc.)).
Carboneto de silício de alta pureza
Os materiais de carboneto de silício podem ser divididos principalmente em duas categorias: cerâmicos e monocristalinos. Por ser um material cerâmico, seus requisitos de pureza não são muito rígidos nos campos de aplicação geral. No entanto, em alguns ambientes especiais, como máquinas de fotolitografia e outros equipamentos semicondutores, quando utilizados como componentes de precisão, sua pureza precisa ser rigorosamente controlada para evitar afetar a qualidade das pastilhas de silício.
Aplicações de diamantes com diferentes estruturas cristalinas
Um diamante natural requer que os átomos de carbono nasçam a uma profundidade de 150-200 quilómetros no subsolo e passem centenas de milhões de anos de alta temperatura e pressão. Para aparecer diante das pessoas, deve continuar a ser trazido à superfície da terra por movimentos geológicos ao longo do tempo. , pode-se dizer que é muito escasso. Assim, ao simular as condições de cristalização e o ambiente de crescimento dos diamantes naturais, as pessoas usaram métodos científicos para sintetizar diamantes artificiais que também possuem excelentes propriedades como superdureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão, encurtando o tempo de síntese dos diamantes para mais de dez dias ou mesmo alguns dias. Os diamantes sintéticos são divididos em monocristais e policristais. Cada um deles possui estruturas e características cristalinas únicas, tornando-os diferentes em aplicações.
1. Diamante de cristal único
O diamante monocristalino é um cristal ligado por ligações covalentes com saturação e direcionalidade. É o tipo mais comum de cristal de diamante. As partículas dentro do cristal estão dispostas regular e sincronicamente no espaço tridimensional, com poucos defeitos. , sem restrições de limite de grão, por isso possui excelentes vantagens em condutividade térmica, dureza, transmitância de luz e propriedades elétricas.
Aplicações de condução térmica
A condutividade térmica do diamante vem basicamente da propagação das vibrações dos átomos de carbono (isto é, fônons). Elementos de impureza, deslocamentos, rachaduras e outros defeitos cristalinos no diamante, catalisadores metálicos residuais, orientação da rede e outros fatores colidirão com os fônons. Ele se espalha, limitando assim o caminho livre médio dos fônons e reduzindo a condutividade térmica. O diamante monocristalino tem uma estrutura de rede altamente ordenada, o que o torna quase não afetado pela dispersão dos limites dos grãos. Portanto, possui uma condutividade térmica de até 2.200 W/(m·K).
Aplicações ópticas
O diamante de cristal único de alta qualidade preparado pelo método CVD pode ser completamente incolor e transparente, quase sem impurezas. Sua estrutura cristalina altamente ordenada também evita que a luz seja interferida por irregularidades estruturais ao se propagar no cristal, apresentando assim um desempenho óptico mais excelente.
Aplicações de corte
A microdureza das ferramentas diamantadas de cristal único chega a 10.000HV, portanto, apresentam boa resistência ao desgaste. Como a aresta de corte do diamante de cristal único pode atingir retilineidade e nitidez de nível atômico, a aresta de corte perfeita pode ser copiada diretamente na peça de trabalho durante o corte para produzir uma superfície espelhada com acabamento extremamente liso, garantindo precisão dimensional extremamente alta. , e pode manter a vida útil da ferramenta e desempenho estável sob corte de alta velocidade e carga pesada. É adequado para corte ultrafino e usinagem de ultraprecisão.
Moagem e polimento
O diamante de cristal único tem boa dispersão e maior taxa de utilização de cantos afiados. Portanto, quando é preparado em um líquido de moagem, a concentração é muito inferior à do diamante policristalino e seu custo é relativamente alto.
2. Diamante policristalino
A estrutura do diamante policristalino é composta por muitas partículas minúsculas do tamanho de nanômetros ligadas por ligações insaturadas, o que é muito semelhante ao diamante negro natural (diamante policristalino natural com preto ou cinza escuro como cor principal).
Campo semicondutor
Como materiais semicondutores, as direções de aplicação de materiais policristalinos de diamante e de cristal único são bastante diferentes. As propriedades ópticas e elétricas do diamante policristalino não são tão boas quanto as do diamante monocristalino. A aplicação de filmes de diamante policristalino de grau óptico e eletrônico é relativamente exigente. A preparação requer taxa de deposição ideal e densidade de defeitos extremamente baixa ou controlável.
Moagem e polimento
Como os grãos de diamante policristalino não precisam ser dispostos, as microfraturas produzidas quando submetidas a alta pressão podem ser limitadas a uma pequena faixa de microcristais, sem grandes fraturas no plano de clivagem, e possuem boas propriedades de autoafiação, portanto são permitidas para ser moído durante a moagem. E use uma pressão de unidade mais alta ao polir.
Ferramentas de corte
Em comparação com grandes cristais únicos de diamante, a estrutura cristalina desordenada do diamante policristalino confere-lhe mais resistência ao impacto e tem menos probabilidade de rachar durante o corte.
Os principais problemas técnicos do pó ultrafino - dispersão e aglomeração
A aglomeração de pó ultrafino refere-se ao fenômeno de que as partículas originais do pó são conectadas umas às outras durante os processos de preparação, separação, processamento e armazenamento, e múltiplas partículas formam aglomerados maiores de partículas. Atualmente acredita-se que existem três razões principais para a aglomeração de pós ultrafinos: forças intermoleculares que causam aglomeração de pós ultrafinos; forças eletrostáticas entre partículas causando aglomeração; e adesão de partículas no ar.
1. Forças intermoleculares causam aglomeração de pó ultrafino
Quando o material mineral é ultrafino abaixo de um certo nível, a distância entre as partículas é extremamente curta e a força de van der Waals entre as partículas é muito maior do que a gravidade das próprias partículas. Portanto, tais partículas ultrafinas tendem a se atrair e se aglomerar. As ligações de hidrogênio, as pontes úmidas adsorvidas e outras ligações químicas na superfície das partículas ultrafinas também podem facilmente levar à adesão e agregação entre as partículas.
2. Forças eletrostáticas entre partículas causam aglomeração
Durante o processo ultrafino de materiais minerais, devido ao impacto, fricção e redução do tamanho das partículas, uma grande quantidade de cargas positivas ou negativas se acumula na superfície das novas partículas ultrafinas. Algumas das saliências na superfície dessas partículas têm carga positiva e outras têm carga negativa. Essas partículas carregadas são extremamente instáveis. Para se tornarem estáveis, eles se atraem e entram em contato e se conectam nos cantos agudos, fazendo com que as partículas se aglomerem. Este processo é A força principal é a força eletrostática.
3. Adesão de partículas no ar
Quando a umidade relativa do ar ultrapassa 65%, o vapor d'água começa a condensar na superfície das partículas e entre as partículas, e o efeito de aglomeração é bastante potencializado devido à formação de pontes líquidas entre as partículas.
Dispersão de pó ultrafino
A dispersão de pós ultrafinos concentra-se principalmente no estado de dispersão das partículas no meio da fase gasosa e no estado de dispersão na fase líquida.
Método de dispersão em fase líquida: 1. Método de dispersão mecânica. (O método de dispersão mecânica é um método que utiliza energia mecânica, como força de cisalhamento externa ou força de impacto para dispersar totalmente as nanopartículas no meio. Os métodos de dispersão mecânica incluem moagem, moinho de bolas comum, moinho de bolas vibratório, moinho coloidal, moinho de ar, agitação mecânica , etc.) 2. Método de dispersão química 3. Método ultrassônico
Método de dispersão em fase gasosa: 1. Seco e disperso 2. Dispersão mecânica (Dispersão mecânica refere-se ao uso de força mecânica para quebrar a aglomeração de partículas. Sua condição necessária é que a força mecânica seja maior que a força de adesão entre as partículas. Geralmente a força mecânica é causada pelo forte movimento turbulento do fluxo de ar causado pelo disco giratório do impulsor de alta velocidade ou pelo jato e impacto do fluxo de ar de alta velocidade.) 3. Dispersão eletrostática
Existem muitos métodos de modificação de pó ultrafino, que também são muito diferentes dos métodos convencionais anteriores. No entanto, independentemente do método utilizado, é necessário estudar mais a fundo o princípio de modificação do pó ultrafino e encontrar um novo método de modificação que seja adequado para vários requisitos de modificação e possa ser aplicado à produção real.
Tecnologia de processamento e aplicação de pó de frutas e vegetais
Tecnologia de processamento de frutas e vegetais em pó
1.Tecnologia de moagem ultrafina
Geralmente refere-se ao processamento de pó ultrafino de 0,1-10μm e tecnologia de classificação correspondente. O tamanho das partículas do produto é extremamente pequeno, a área superficial específica aumenta acentuadamente e a taxa de quebra da parede celular aumenta, melhorando assim as propriedades físicas e químicas do material (dispersão, adsorção, propriedades de dissolução, atividade química, atividade biológica, etc.), expanda o escopo de aplicação dos materiais e melhore os efeitos de uso dos materiais.
2. Tecnologia de hidrólise bioenzimática
Para frutas frescas, vegetais e fungos, o tratamento bioenzimático é utilizado após o esmagamento para quebrar as paredes celulares e dissolver os nutrientes.
3. Liofilização a vácuo
A tecnologia de liofilização a vácuo é um novo método de secagem que congela materiais que contêm água em sólidos e usa as propriedades bioquímicas da água para desidratar materiais em baixas temperaturas e atingir a secura em condições de baixa temperatura e baixa pressão.
4. Tecnologia de secagem por pulverização
A secagem por pulverização é usada para fazer pó. A matéria-prima utilizada é um líquido tipo molho, o que evita o problema de difícil processamento e moldagem. O processo de secagem é concluído instantaneamente (alguns segundos) a uma temperatura não superior a 100°C. Geralmente, a cor, o aroma e o sabor das frutas são harmoniosos. Os nutrientes podem ser melhor protegidos e atualmente é o melhor método para fazer farinha de frutas e vegetais.
5. Tecnologia de sopro de pressão diferencial de baixa temperatura
A tecnologia de secagem por sopro com diferença de pressão e temperatura variável é uma tecnologia de secagem combinada que se baseia na secagem com ar quente, secagem por expansão a vácuo, etc. Ela absorve as vantagens da secagem com ar quente e liofilização a vácuo, supera as deficiências da secagem por fritura a vácuo em baixa temperatura, e pode produzir produtos semelhantes a Os produtos processados por liofilização pertencem a uma nova tecnologia de sopro e secagem, ecologicamente correta e que economiza energia.
6. Tecnologia de extrusão de parafuso
Por meio do efeito de fricção, extrusão e fusão do parafuso e do cilindro sobre o material, consegue-se a finalidade de transporte, compressão e britagem, mistura, expansão e polimerização.
7.Tecnologia de microondas/vácuo:
Combina tecnologias de secagem por microondas e secagem a vácuo. Acelera a perda de água em baixas temperaturas e é adequado para substâncias com alta sensibilidade ao calor. É adequado para a produção de pó vegetal, gema de ovo em pó e uva desidratada.
Aplicação de pó de frutas e vegetais em alimentos
O pó de frutas e vegetais pode ser aplicado em diversas áreas do processamento de alimentos, ajudando a aumentar o conteúdo nutricional dos produtos, melhorar a cor e o sabor dos produtos e enriquecer as variedades de produtos.
Usado principalmente para: Produtos de massa, como adicionar rabanete em pó ao macarrão para fazer macarrão de cenoura; Alimentos tufados, como usar tomate em pó como tempero para alimentos tufados; Produtos cárneos, como adição de pó vegetal à linguiça de presunto; Produtos lácteos, por exemplo, vários pós de frutas e vegetais são adicionados aos produtos lácteos; produtos doces, maçã em pó e morango em pó são adicionados durante o processamento de doces; produtos assados, como cebola em pó e tomate em pó, são adicionados durante o processamento do biscoito.
Usar frutas e vegetais em pó para fazer bebidas não afeta o sabor das frutas e vegetais frescos; o pó de frutas pode ser transformado em vinho de frutas e vinagre de frutas por meio de processos de fermentação, mistura e filtração.
Doces, doces, biscoitos, pães e muitos outros alimentos podem adicionar uma certa proporção de frutas e vegetais em pó durante o processo de produção, o que pode melhorar a estrutura nutricional do produto e torná-lo melhor em cor, aroma e sabor.
Os pós de frutas e vegetais contêm pigmentos, pectina, taninos e outros ingredientes. Algumas frutas e vegetais específicos também contêm ingredientes medicinais, dos quais subprodutos valiosos podem ser extraídos através de vias bioquímicas.
Os sucos de frutas e vegetais são ricos em uma variedade de vitaminas e minerais. Após o processamento adequado, a ciclodextrina e outras substâncias são adicionadas para incorporar e proteger efetivamente a maioria dos nutrientes nos sucos de frutas e vegetais e, ao mesmo tempo, alguns nutrientes são fortalecidos e, em seguida, homogeneizar e liofilizar a vácuo para obter frutas nutritivas e pó vegetal.
Adicionar frutas e vegetais em pó aos alimentos para bebês, crianças pequenas e idosos pode complementar vitaminas e fibras alimentares para uma dieta balanceada.