Tecnologia de modificação de revestimento orgânico e inorgânico de dióxido de titânio
O dióxido de titânio rutílico é um semicondutor com uma largura de bandgap de cerca de 3,0eV. Possui forte atividade fotocatalítica sem modificação de superfície, de modo que pode produzir radicais livres de oxigênio altamente ativos sob a radiação dos raios ultravioleta solares. , este radical livre de oxigênio pode exercer uma forte capacidade de oxidação, o que danificará o meio em torno do dióxido de titânio e afetará a vida útil do produto. Portanto, a modificação da superfície é uma tarefa extremamente importante na produção e processamento do dióxido de titânio.
A modificação da superfície é o uso de aditivos modificadores para reagir com a superfície do dióxido de titânio, alterando assim as características da superfície e melhorando o desempenho do produto. Atualmente, a modificação da superfície do dióxido de titânio é dividida em dois métodos: revestimento inorgânico e revestimento orgânico.
1. Revestimento inorgânico de dióxido de titânio
O revestimento inorgânico é revestir a superfície das partículas de dióxido de titânio com uma película fina inorgânica de camada única ou multicamada por meio de reação de sedimentação, formando uma barreira entre as partículas e o meio, de modo a melhorar o desempenho do dióxido de titânio. A modificação inorgânica da superfície do dióxido de titânio é geralmente realizada por revestimento de alumínio, revestimento de silício, revestimento de zircônio e vários métodos de revestimento misto.
Para revestimento de silicone, o filme formado em condições neutras e levemente ácidas é relativamente "fofo", enquanto o filme formado em condições alcalinas é relativamente denso, geralmente através da hidrólise de silicato de sódio para gerar silício As micelas são então fixadas na superfície do titânio dióxido através de ligações Ti-O-Si e, ao mesmo tempo, a formação de ligações Si-O-Si também pode ser usada para garantir que o filme seja contínuo e uniforme.
Para revestimento de alumínio, a ligação Ti-O-Al é formada através da reação de OH-Al e o grupo -OH na superfície do dióxido de titânio. O aumento do número de aglomerados facilita o revestimento. Ao mesmo tempo, sob condições de pH alto, a taxa de crescimento direcional de OH-Al ocupa uma posição dominante em relação à taxa de sedimentação quando a temperatura é elevada, e a morfologia do filme muda de camadas uniformes e contínuas em forma de folha para flocos relativamente soltos .
O revestimento inorgânico é especificamente dividido em dois métodos: revestimento seco e revestimento úmido de acordo com diferentes métodos de processamento.
(1) Revestimento seco de dióxido de titânio
No revestimento seco, os haletos metálicos são geralmente ligados à superfície do dióxido de titânio por pulverização de ar e, após a torrefação e oxidação, é introduzido vapor quente para promover sua hidrólise para formar um revestimento de película fina na superfície da partícula.
(2) Revestimento úmido de dióxido de titânio
O revestimento úmido é realizado principalmente em meio aquoso, que também é subdividido em três tipos: método de ebulição, método de neutralização e método de carbonização.
2. Revestimento orgânico de dióxido de titânio
O histórico de desenvolvimento do revestimento orgânico é mais curto que o do revestimento inorgânico, mas se desenvolve muito rapidamente devido às características de dosagem pequena (geralmente apenas 0,1% a 1% do peso do pigmento) e grande efeito. Existem três métodos principais de revestimento orgânico no laboratório, ou seja, método úmido de dispersão de alta velocidade, método de dispersão por vibração e método de pulverização de máquina de pó de gás. No processo de experimento diário, adotamos principalmente o método úmido de dispersão de alta velocidade para processamento.
Geralmente, no processo de revestimento orgânico, uma parte do agente de tratamento orgânico é conectada à superfície do dióxido de titânio por adsorção física, e a outra parte reage com os grupos hidroxila na superfície das partículas e então se combina intimamente com o superfície do dióxido de titânio. Dispersantes, agentes de acoplamento, surfactantes, etc. são usados.
3. Revestimento composto com dióxido de titânio
Uma vez que o revestimento inorgânico e o revestimento orgânico têm sua própria ênfase. De um modo geral, o principal objetivo do revestimento inorgânico é reduzir a atividade fotocatalítica do dióxido de titânio, melhorar sua resistência às intempéries, aumentando assim a vida útil do produto, enquanto o principal objetivo do revestimento orgânico é melhorar a capacidade de dispersão do produto em vários meios de comunicação e estabilidade de dispersão.
Os dois métodos não podem substituir um ao outro, portanto, em operações de aplicação prática, o modo de operação do primeiro revestimento inorgânico e depois a modificação orgânica é usado principalmente para modificar a superfície das partículas de dióxido de titânio para atingir o objetivo, ou seja, usar silício, inorgânico solúvel fontes como alumínio e zircônio (como dióxido de silício, óxido de alumínio, etc.) completam uma ou até várias camadas de revestimentos inorgânicos sob suas respectivas condições apropriadas de temperatura e pH para aumentar sua resistência às intempéries. Em seguida, selecione uma estrutura de ponte adequada para conectar ácidos graxos ou grupos de ácidos aromáticos com forte hidrofilicidade para aumentar sua dispersibilidade em água e estabilidade de dispersão.
Moagem de matérias-primas refratárias
A britagem é um processo essencial na indústria de refratários. As matérias-primas entregues à fábrica vão desde o pó até cerca de 350mm, sendo a maioria blocos com mais de 25mm. O processo de trituração e a seleção da matéria-prima na fábrica são a chave para a produção de produtos de alta qualidade, que têm impacto direto nas propriedades do produto. Além disso, do ponto de vista da contabilidade de custos, a energia consumida pela britagem e equipamentos de britagem é responsável por uma grande proporção. Para economizar energia e reduzir custos, deve-se atentar para o processo de britagem.
A essência do processo de britagem está relacionada aos seguintes fatores, ou seja, vencer a tensão superficial das partículas da superfície do material e vencer a atração de Coulomb entre as partículas internas do material. Partindo do conceito básico do sistema de dispersão física e química do silicato, não é difícil ver que as partículas do material triturado ainda são muito grandes quando são trituradas pela primeira vez, portanto a superfície e a energia superficial das partículas são pequenas. , É difícil esmagar o material abaixo de 1μm (mícron), quanto menor a partícula, maior a energia da superfície; portanto, ao triturar finamente, mais energia será consumida para superar a energia da superfície. Além disso, durante a moagem fina, devido ao movimento térmico acelerado das partículas, a probabilidade de colisão das partículas aumenta, podendo ocorrer coalescência e coagulação. Portanto, o processo de britagem deve ser organizado corretamente, e o método e o equipamento de britagem devem ser selecionados de acordo com o grau de dispersão do produto final.
O objetivo do esmagamento:
(1) A britagem é um importante elo de operação no processo de beneficiamento. Ao separar e enriquecer partículas do mesmo componente de minério bruto agregado por dois ou mais minerais diferentes, o minério bruto deve ser triturado primeiro para distinguir por tipo.
(2) A fim de promover a interação entre as várias fases, ou dispersar uniformemente as partículas sólidas no líquido, por exemplo, prepare a lama.
(3) Prepare vários tamanhos de partícula de acordo com os requisitos do processo. Aumente os defeitos de rede e superfície específica do material, acelere as reações físicas e químicas e promova a sinterização.
Os métodos de britagem podem ser divididos em quatro tipos: extrusão, impacto, moagem e separação. A função de várias máquinas de trituração é uma combinação dos métodos acima.
A britagem é dividida em britagem a seco e britagem úmida. A britagem úmida é usada principalmente na produção de cerâmica ou materiais refratários especiais. Em comparação com a britagem a seco, apresenta as seguintes vantagens:
(1) A taxa de esmagamento é grande e o tamanho das partículas do material triturado é pequeno;
(2) A eficiência de trituração é alta e o fenômeno de "parede de pó" durante a trituração a seco não é fácil de ocorrer (mas quando o tamanho da partícula do produto triturado é inferior a 0,01 mm, a agregação do pó também ocorrerá);
(3) A perda de fricção do equipamento e do corpo de moagem é pequena;
(4) Boa prevenção de poeira, que é propícia à produção civilizada e automação de processos.
Além disso, há britagem a baixa temperatura, britagem a seco e britagem autogerada com base no impacto e fricção dos materiais triturados, que são classificados de acordo com o meio de britagem.
Ao triturar matérias-primas, a densidade volumétrica e o índice de resistência do material são de grande importância para a seleção do equipamento de trituração e a análise da eficiência da trituração.
As características e aplicação do pó de zircônia
A cerâmica de zircônia é um novo tipo de cerâmica de alta tecnologia. Além de sua alta resistência, dureza, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão ácida e alcalina e alta estabilidade química, também possui características de resistência a arranhões, sem proteção de sinal e excelente desempenho de dissipação de calor. , Ao mesmo tempo, tem forte usinabilidade e bom efeito de aparência e é adequado para produção em massa.
1 Alto ponto de fusão
O ponto de fusão da zircônia é 2715°C. O ponto de fusão mais alto e a inércia química tornam a zircônia um bom material refratário.
2 Alta dureza e boa resistência ao desgaste
As cerâmicas de zircônia têm maior dureza e melhor resistência ao desgaste. A partir dos dados específicos, a dureza de Mohs da cerâmica de zircônia é de cerca de 8,5, muito próxima da dureza de Mohs da safira 9, enquanto a dureza de Mohs do policarbonato é de apenas 3,0, a dureza de Mohs do vidro temperado é de 5,5 e a dureza de Mohs da liga de alumínio-magnésio A dureza Mohs do vidro Corning é 6,0 e a dureza Mohs do vidro Corning é 7.
3 Relativamente alta resistência e tenacidade
A cerâmica de zircônia tem alta resistência (até 1500MPa). Embora haja uma grande lacuna na tenacidade em comparação com alguns metais, em comparação com outros materiais cerâmicos, as cerâmicas de zircônia são consideradas as melhores no "círculo cerâmico" (1-35MPa .m1/2).
4 Baixa condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão
A condutividade térmica da zircônia é a mais baixa entre os materiais cerâmicos comuns (1,6-2,03W/(m.k)) e seu coeficiente de expansão térmica é próximo ao do metal. Portanto, a cerâmica de zircônia é adequada para materiais cerâmicos estruturais, como peças estruturais de aparência de telefone celular de cerâmica de zircônia.
5 Bom desempenho elétrico
A constante dielétrica da zircônia é 3 vezes maior que a da safira, o sinal é mais sensível e é mais adequado para patches de reconhecimento de impressões digitais, etc. Do ponto de vista da eficácia da blindagem, a cerâmica de zircônia, como material não metálico, não possui blindagem efeito em sinais eletromagnéticos e não afetará o layout da antena interna e pode ser facilmente integrado para se adaptar à era 5G.
A cerâmica de zircônia é amplamente utilizada na indústria e na vida moderna. Vamos apresentar brevemente suas principais aplicações.
1 Telefones celulares e outros campos eletrônicos 3C
A cerâmica de zircônia não possui proteção de sinal, é resistente a quedas, desgaste e dobras e, ao mesmo tempo, tem uma aparência quente e semelhante a jade e uma boa sensação ao toque. Eles são amplamente utilizados em eletrônicos 3C, como telefones celulares. Usado principalmente como backplane do telefone móvel e outras partes estruturais do telefone móvel.
2 Campo de desgaste inteligente
Em comparação com o metal, a cerâmica de zircônia tem melhor resistência ao desgaste, superfície lisa, boa textura e sem oxidação. Marcas conhecidas, como a famosa marca suíça "Radar", Apple e Chanel, lançaram relógios de cerâmica de alta qualidade.
3 Campo de comunicação óptica
Atualmente, as virolas e mangas de cerâmica são amplamente utilizadas em conectores de fibra óptica. A ponteira de cerâmica feita de cerâmica de alta resistência e alta tenacidade pode não apenas atender aos requisitos de alta precisão, mas também ter uma longa vida útil e perda de inserção e perda de retorno muito baixas.
4 campo biomédico
Devido à alta resistência, alta tenacidade, resistência à corrosão, resistência ao desgaste e boa biocompatibilidade, os materiais cerâmicos de zircônia são mais comumente usados no campo da biomedicina como materiais de restauração dentária e facas cirúrgicas.
5 Campo automotivo
A condutividade térmica da cerâmica de zircônia é pequena e o coeficiente de expansão térmica é relativamente grande; portanto, os componentes usados para fazer a câmara de combustão do motor têm um bom isolamento térmico e, ao mesmo tempo, estão mais próximos dos materiais metálicos em termos de expansão térmica . Pode ser usado como placa inferior do cabeçote, camisa do cilindro, coroa do pistão, anel da sede da válvula, etc. No entanto, devido às duras condições de trabalho do motor, a resistência dos componentes cerâmicos muda muito em altas temperaturas, portanto ainda há longo caminho a percorrer antes da aplicação comercial.
6 campo de joias
Cerâmica de alta precisão e pó de liga de metal precioso são misturados e queimados e, finalmente, integrados ao design de joias após vários procedimentos precisos e rigorosos e polimento múltiplo de máquinas. Esta cerâmica não é apenas leve e resistente ao desgaste, mas também possui propriedades anti-sensibilidade e é confortável de usar.
7 vida diária
A cerâmica tem as características de resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, resistência à oxidação, alta resistência, resistência ao desgaste e propriedades antibacterianas naturais, e pode ser usada como tigelas e colheres de porcelana, vasos, facas de cerâmica, etc.
8 Outros campos
A cerâmica de zircônia tem boas propriedades mecânicas e é resistente ao desgaste e à corrosão. Eles podem ser usados como rolamentos de cerâmica e também podem ser transformados em facas de cerâmica.
Preparação e Situação Atual do Pó Mineral Não Metálico Ultrafino
Com a aplicação de recursos minerais não metálicos em vários campos da economia e da sociedade, o desenvolvimento de recursos minerais não metálicos foi significativamente fortalecido. Como esses minerais não metálicos são usados em muitos campos, existe uma forma de utilização do pó, que produz pó mineral não metálico na indústria. A tecnologia de processamento apresenta requisitos mais elevados, como ultrafino.
O pó ultrafino refere-se a uma série de materiais ultrafinos com tamanhos de partícula que variam de micrômetros a nanômetros. Atualmente, a ampla aplicação de pós minerais não metálicos em novos materiais modernos de alta tecnologia é baseada em suas funções únicas. A função da maioria dos minerais não metálicos depende do tamanho, distribuição e formato das partículas. Tais como reforço ou reforço em materiais compósitos à base de polímeros, resistência e tenacidade de materiais cerâmicos, taxa de cobertura, poder de coloração como pigmentos para fabricação de papel e revestimentos e propriedades elétricas, magnéticas, ópticas, de absorção de ondas e proteção de pós, catálise, adsorção , reologia, antibacteriano, descoloração, ligação, etc. estão todos relacionados ao seu tamanho de partícula, distribuição de tamanho de partícula e forma de partícula.
Devido ao pó ultrafino, possui excelentes propriedades físicas e químicas, como grande área superficial específica, alta atividade superficial, rápida velocidade de reação química, baixa temperatura de sinterização, alta resistência do corpo sinterizado, bom desempenho de enchimento e reforço e alta taxa de cobertura. Muitos campos de aplicação exigem tamanho de partícula fino (mícron ou submícron) de matérias-primas minerais não metálicas (materiais).
Atualmente, no processamento de pó de minério não metálico ultrafino, o método físico é o principal método de preparação. E de um modo geral, o processo de transformação de matérias-primas em pó ultrafino é dividido principalmente em duas etapas: trituração e classificação. O material primeiro entra no equipamento de britagem ultrafina para trituração. Como a estrutura de cada partícula é diferente, a energia necessária para triturar é diferente e a força recebida no equipamento de trituração não é igual; portanto, a forma e o tamanho das partículas finas após a trituração não são os mesmos. , apenas parte das partículas atende aos requisitos de tamanho de partícula. No processo de produção real, as partículas geralmente são totalmente trituradas, prolongando o tempo de trituração para atender ao padrão de tamanho de partícula, o que não apenas aumenta o consumo de energia, mas também pode levar a trituração excessiva. Portanto, é necessário separar as partículas com o tamanho de partícula necessário no tempo, de modo que a tecnologia de classificação ultrafina também desempenha um papel importante no processo de preparação do pó ultrafino.
Atualmente, o equipamento de moagem ultrafina comumente usado inclui principalmente moinho de impacto, moinho de agitação, moinho de jato e moinho vibratório. Independentemente do desenvolvimento da indústria de pós, o principal meio de obtenção de pós minerais não metálicos ultrafinos ainda é a pulverização mecânica.
A classificação do pó ultrafino é baseada no fato de que partículas de diferentes tamanhos de partícula são submetidas à força centrífuga, gravidade, força inercial, etc. no meio, resultando em diferentes trajetórias de movimento, de modo a realizar a separação de partículas de diferentes partículas tamanhos e insira seus respectivos dispositivos de coleta.
De acordo com os diferentes meios utilizados, o grau ultrafino é geralmente dividido em dois tipos: tipo seco e tipo úmido. A classificação úmida usa líquido como meio de dispersão, com alta precisão de classificação e boa uniformidade. No entanto, existe uma série de problemas operacionais subsequentes, como secagem e tratamento de efluentes na classificação úmida, o que limita seu desenvolvimento.
Atualmente, o equipamento de classificação amplamente utilizado na produção industrial é o classificador de turbina a ar, que pode ser dividido em tipo de roda vertical e tipo de roda horizontal de acordo com a forma de instalação da roda classificadora.
Ao longo de anos de exploração e prática, a tecnologia de processamento ultrafino de pó de minério não metálico está se tornando cada vez mais madura, e há cada vez mais processos e equipamentos técnicos no mercado. A fim de melhorar a capacidade de produção e eficiência, as empresas relevantes estão realizando o processamento de pó de minério não metálico. No processo, combinado com sua própria realidade e necessidades de produção, faça uma seleção abrangente de tecnologias, processos e equipamentos e fortaleça o controle de parâmetros relevantes e ajustes de processo no processo de processamento.
Aplicação de minerais de lítio na produção de vidro e cerâmica de alta qualidade
Com o advento de novos veículos movidos a energia, as baterias de lítio tornaram-se foco de atenção e objeto de pesquisas científicas. Minerais contendo lítio não só têm grande potencial no campo de novas energias, mas também têm funções importantes e desempenham um papel especial na indústria de vidro de alta qualidade. Tanto o espodumênio quanto a petalita são minerais que contêm lítio e são matérias-primas para a extração de lítio. Os dois são frequentemente produzidos em pegmatitos graníticos e tornam-se minerais paragenéticos. Devido às suas propriedades físicas e químicas especiais, é amplamente utilizado na produção de vidro e cerâmica de alta qualidade.
1. Vidros
Na produção de vidraria, embora o óxido de lítio não seja uma parte importante da composição do vidro, ele possui excelente capacidade de fusão, o que pode reduzir a temperatura de fusão, prolongar a vida útil do forno, melhorar a eficiência de fusão e, assim, melhorar a qualidade do produto . A adição de concentrado de espodumênio pode ser usada para produzir vidraria de alta qualidade para embalagens de cosméticos. O espodumênio de grau vítreo de baixa qualidade também foi gradativamente aceito pelo mercado.
2. Talheres
Na produção de embalagens, o teor de Fe2O3 dos talheres é significativamente menor do que em produtos similares. O uso de espodumênio com alto teor de óxido de lítio e baixo teor de ferro pode garantir que o produto atenda aos requisitos de cor especificados. Além disso, o espodumênio de alta qualidade pode não apenas diminuir o ponto de fusão, mas também reduzir a viscosidade do fundido. Portanto, a conformabilidade é boa e a eficiência da produção será significativamente melhorada.
3. Fibra de vidro
O uso de óxido de lítio na produção de fibra de vidro pode não apenas reduzir os danos do flúor ao meio ambiente, mas também ter o mesmo efeito que na produção de artigos de vidro, como diminuir o ponto de fusão e melhorar o efeito de fusão, melhorando assim a qualidade da produção . A viscosidade do fundido é baixa, fácil de operar, baixa temperatura de trabalho e longa vida útil do equipamento.
4. Tela de exibição da TV
O óxido de lítio extraído do concentrado de espodumênio ou petalita é o principal componente das televisões monocromáticas. A combinação de óxido de lítio e bário reduz a radiação transmitida através do painel, melhorando as características de moldagem e acabamento superficial do display. Na aplicação da TV em cores, como o uso do chumbo é gradativamente banido, ele é substituído pelo óxido de lítio. A zircônia e o bário são cada vez mais usados em formulações, enquanto o óxido de lítio é usado como fundente.
5. Produtos cerâmicos de alta temperatura
Na indústria cerâmica estabelecida, o lítio é uma parte importante da formulação. O espodumênio como carga de baixa taxa de expansão contribui para a formação da fase de aluminossilicato de lítio de baixa taxa de expansão. Adicione uma grande quantidade de espodumênio e escolha uma temperatura de calcinação apropriada, as seguintes reações ocorrem:
Li2O.Al2O3.aSiO2+SiO2= Li2O.Al2O3.8SiO2
(espodumênio) + (óxido de silício) = (solução sólida de β-espodumênio)
A sílica livre é assimilada em solução sólida de β-espodumênio, exibindo expansão térmica quase desprezível. Portanto, o produto possui resistência a choques térmicos.
6. Esmalte
O óxido de lítio pode ser usado para reduzir a viscosidade do fundido e melhorar a fluidez do revestimento. Também pode reduzir o tempo de queima e a temperatura de queima.
7. Cerâmica totalmente vitrificada
Spodumene mais fluxo de feldspato pode reduzir a temperatura de queima de louças sanitárias em geral em 30-40°C. Os italianos adicionaram espodumênio ao corpo de cerâmica ultrabranca para reduzir o efeito de encolhimento e, assim, melhorar a eficiência da produção. O corpo verde de baixa porosidade com espodumênio adicionado garante absorção mínima de poeira enquanto aumenta a eficiência da combustão.
Com a ampla aplicação de óxido de lítio em cerâmica, fibra de vidro, vidro plano e TV em cores, etc., expandiu-se gradualmente para a indústria metalúrgica. O óxido de lítio pode ser usado para alterar a viscosidade da escória, melhorar a recuperação do metal e reduzir a possibilidade de escória no metal.
Efeito de modificação de superfície de carbonato de cálcio nano
A avaliação do efeito da modificação é um elo essencial no processo de modificação. Algumas conjecturas podem ser verificadas por alguns métodos de detecção, e o processo de modificação pode ser ajustado e otimizado analisando seus fatores de influência para melhorar o desempenho do nanocarbonato de cálcio.
Existem principalmente dois métodos de avaliação tradicionais, um é detectar e avaliar diretamente a amostra modificada e o outro é transformar a amostra modificada em um material compósito para investigar o efeito de melhoria de desempenho do material compósito devido à modificação. Em comparação, a avaliação direta é rápida e eficiente.
1. Índice de ativação e valor de absorção de óleo
O índice de ativação e o valor de absorção de óleo são indicadores de avaliação comumente usados para o efeito de modificação do carbonato de nanocálcio. O índice de ativação pode ser usado para avaliar o efeito hidrofóbico do nanocarbonato de cálcio após a modificação da superfície, e o valor de absorção de óleo refere-se ao consumo de óleo do nanocarbonato de cálcio na aplicação. De um modo geral, quanto maior o índice de ativação e menor o valor de absorção de óleo, melhor o efeito da modificação.
2. Hidrofobicidade
A hidrofobicidade é um importante índice de avaliação do nanocarbonato de cálcio e também é um ponto de pesquisa na modificação do nanocarbonato de cálcio. O ângulo de contato estático pode ser usado para caracterizar a hidrofobicidade do nanocarbonato de cálcio. O tipo de modificador tem um impacto significativo na hidrofobicidade do nanocarbonato de cálcio modificado. Ácido esteárico, agente de acoplamento de silano, ácido oleico, agente de acoplamento de titanato, etc. são modificadores hidrofóbicos comumente usados. Durante o processo de modificação da superfície, esses modificadores são gradualmente ligados à superfície das partículas, reduzindo assim a energia superficial das partículas de nanocarbonato de cálcio.
3. Quantidade de revestimento e taxa de revestimento
Ao detectar a quantidade de revestimento e a taxa de revestimento, a situação do revestimento de nanocarbonato de cálcio pode ser entendida, o que é de grande ajuda para o estudo do mecanismo de modificação e a avaliação do efeito da modificação. Normalmente, de acordo com a temperatura de decomposição ou temperatura de volatilização de diferentes substâncias, o nanocarbonato de cálcio modificado pode ser submetido à análise termogravimétrica para obter a quantidade de revestimento do modificador e, em seguida, a taxa de revestimento pode ser obtida.
Além disso, alguns pesquisadores construíram um modelo de revestimento correspondente por meio do estudo do mecanismo modificador, calculando assim a quantidade teórica de revestimento ou taxa de revestimento e compreendendo a situação do revestimento comparando-a com a quantidade real de revestimento ou taxa de revestimento. , e também fornece uma base prática para o estudo do mecanismo de modificação.
4. Tamanho e forma das partículas
O tamanho das partículas e a morfologia do nanocarbonato de cálcio dependem principalmente do seu processo de preparação. Portanto, no processo de modificação in situ, as condições do processo, como concentração da fase líquida, taxa de agitação, temperatura e o tipo e concentração de modificadores afetarão o nanocarbonato de cálcio. Ao controlar a nucleação, cristalização e crescimento desses fatores, nanocarbonato de cálcio com diferentes formas e tamanhos pode ser preparado.
5. Brancura
Para revestimentos, fabricação de papel, borracha, plásticos e outras indústrias, a brancura é um indicador importante para avaliar o nanocarbonato de cálcio. A brancura do nanocarbonato de cálcio modificado não está apenas relacionada à escolha do modificador, mas também à umidade, temperatura de secagem e tempo de secagem. Geralmente, quanto maior o tempo de secagem, maior a temperatura e menos umidade, maior a brancura.
6. Dispersão
Nano-carbonato de cálcio pode ser amplamente utilizado como enchimento em borracha, plástico, papel e outras indústrias. Portanto, a dispersão do nanocarbonato de cálcio no organismo também é um importante índice de avaliação. Ao escanear o organismo preenchido com um microscópio eletrônico, pode-se observar visualmente a distribuição do nano carbonato de cálcio. Além do desempenho e efeito de modificação do próprio carbonato de nanocálcio, sua quantidade de preenchimento também é um fator importante que afeta a dispersão.
Método de modificação orgânica de minerais de argila
Em comparação com outros adsorventes, os argilominerais são frequentemente usados como adsorventes naturais devido ao seu baixo custo, grande área superficial específica e alta capacidade de troca catiônica.
Nos últimos anos, as pessoas usam minerais naturais de argila, como caulinita, montmorilonita, ilita e bentonita, para remover poluentes orgânicos e poluentes aniônicos da água. No entanto, estudos mostraram que os minerais naturais de argila têm uma certa capacidade de adsorção de poluentes aniônicos, mas sua capacidade de adsorção de poluentes orgânicos é fraca. Isso ocorre porque existem muitos cátions inorgânicos hidrofílicos na superfície dos minerais de argila, tornando a superfície dos minerais de argila hidrofílica em estado úmido, e é difícil adsorver diretamente poluentes orgânicos hidrofóbicos.
Modificando argilominerais naturais com surfactantes, polímeros e agentes de acoplamento de silano, a superfície de argilominerais pode ser transformada de hidrofílica em hidrofóbica, e um adsorvente de organargila com baixo custo e forte desempenho de adsorção pode ser obtido. Pode efetivamente melhorar a adsorção de minerais de argila a poluentes orgânicos hidrofóbicos.
1. Surfactante
As moléculas de surfactante são compostas por dois grupos com propriedades completamente diferentes, ou seja, grupo hidrofílico e grupo hidrofóbico. De acordo com a dissociação de grupos hidrofílicos em solução aquosa, os surfactantes podem ser divididos em surfactantes catiônicos, surfactantes aniônicos e surfactantes não iônicos. E por causa de sua compatibilidade com o meio ambiente e baixa toxicidade, é frequentemente usado como modificador de argila.
(1) Surfactante catiônico
O mecanismo de uso de tensoativos catiônicos para modificar argilominerais é geralmente uma reação de troca iônica, ou seja, os cátions orgânicos em tensoativos catiônicos substituem os cátions inorgânicos (como Na+, Ca2+, etc.) entre as camadas de argilominerais.
(2) Surfactantes aniônicos
Os grupos hidrofílicos dos surfactantes aniônicos são grupos carregados negativamente, e também existem grupos carregados negativamente na superfície dos minerais argilosos, de modo que os surfactantes aniônicos não podem ser adsorvidos na superfície dos minerais argilosos por atração eletrostática. Atualmente, os mecanismos de modificação de surfactantes aniônicos em minerais argilosos são principalmente ligações hidrofóbicas e formação de pontes de hidrogênio.
(3) Tensoativos compostos catiônicos e aniônicos
(4) Surfactantes Gêmeos
Os tensoativos Gemini (tensoativos dímeros) são compostos por duas cadeias de carbono alquil hidrofóbicas e grupos hidrofílicos, grupos de ligação e grupos contra-iônicos. Em comparação com os tensoativos catiônicos tradicionais de alquil amônio quaternário, os minerais argilosos modificados pelos tensoativos gemini geralmente têm maior capacidade de adsorção e menor liberação de modificador, por isso são amplamente utilizados no campo da remoção de esgoto.
(5) Surfactantes não iônicos
Os surfactantes não iônicos não se dissociam em água, e seus grupos hidrofílicos são geralmente grupos éster, grupos carboxila e grupos hidroxila, que podem interagir com grupos hidroxila na superfície de minerais de argila para gerar ligações de hidrogênio e adsorver na superfície de minerais de argila.
Além disso, foi relatado que os minerais de organargila modificados por surfactantes não iônicos têm maior espaçamento entre camadas e maior estabilidade química do que os minerais de organargila modificados por surfactantes catiônicos e têm melhor perspectiva de aplicação.
2. Polímero
Os polímeros podem modificar os minerais de argila por meio de adsorção física, troca iônica e enxerto químico e melhorar o desempenho de adsorção de minerais de argila.
O método de modificação de adsorção física refere-se ao fato de que o polímero é adsorvido na superfície do mineral argiloso devido a seus próprios grupos carregados ou funcionais formando ligações de hidrogênio com os grupos hidroxila na superfície do mineral argiloso e altera as propriedades físicas e químicas de a superfície. A vantagem da adsorção física é que ela não altera a estrutura dos minerais argilosos. A desvantagem é que a força entre o polímero e a superfície do mineral argiloso é relativamente fraca e é facilmente perturbada por fatores como temperatura e valor de pH.
O enxerto químico de polímeros na superfície de minerais de argila pertence à adsorção química, e a condensação de polímeros e grupos reativos de minerais de argila torna os polímeros ligados à superfície de minerais de argila. Argilominerais modificados por adsorção química são mais estáveis do que aqueles modificados por adsorção física.
3. Agente de acoplamento de silano
Agentes de acoplamento silano, também conhecidos como organossilanos, são compostos de grupos não hidrolisáveis, grupos alquileno de cadeia curta e grupos hidrolisáveis. Agentes de acoplamento de silano modificam minerais de argila, geralmente hidrolisando os grupos hidrolisáveis de silano em grupos hidroxila e, em seguida, condensando com os grupos hidroxila na superfície de minerais de argila para formar ligações covalentes estáveis de Si-O-Si ou Si-O-Al e adsorvidas em o barro. superfície mineral.
Quatro grandes tendências de desenvolvimento da tecnologia de carbonato de cálcio para fabricação de papel
Como uma importante carga de papel e pigmento de revestimento, o carbonato de cálcio mostrou suas vantagens exclusivas e tem potencial para continuar a florescer. Como a indústria de papel tem requisitos mais rigorosos sobre a qualidade do produto e tipos de produtos mais diversificados, a modificação da superfície, a nanotecnologia, a especialização e o desenvolvimento de novos produtos de carbonato de cálcio se tornarão uma nova direção para o desenvolvimento da tecnologia de produtos de carbonato de cálcio.
1. Modificação da superfície
O carbonato de cálcio é uma substância inorgânica, a superfície das partículas é polar, hidrofílica e oleofóbica e possui aglomeração, baixa compatibilidade com polímeros orgânicos, dispersão desigual em materiais de base polimérica, baixa força de ligação e interfaces fáceis de produzir Defeitos levam a um produto instável qualidade. O carbonato de cálcio sem modificação de superfície como carga para fabricação de papel tem desvantagens, como baixa compatibilidade e força de ligação com fibras de celulose, baixa taxa de retenção no papel e resistência mecânica reduzida do papel. Portanto, o carbonato de cálcio precisa ser modificado superficialmente para ser melhor utilizado na indústria de papel.
O processo de modificação da superfície do carbonato de cálcio inclui principalmente o processo de modificação a seco, o processo de modificação a úmido e o processo de modificação in-situ. Geralmente, o carbonato de cálcio pesado preparado por moagem a seco adota o processo de modificação a seco, e o cálcio pesado preparado por moagem a úmido adota o processo de modificação a úmido. O carbonato de cálcio leve é preparado pelo método químico, geralmente usando o processo de modificação in situ. Modificadores comumente usados para modificação de superfície de carbonato de cálcio para fabricação de papel incluem principalmente agentes de acoplamento, polímeros e substâncias inorgânicas.
2. Nanoização
Depois de adicionar cargas de carbonato de cálcio nano no processo de fabricação de papel, o papel tem as seguintes características: pode retardar o envelhecimento do papel, para que o papel possa ser armazenado por mais tempo; pode fazer com que o papel absorva certa quantidade de raios ultravioleta; torna o papel difícil de amarelar ou desbotar Frágil e tem boas propriedades de isolamento, etc.
O carbonato de nanocálcio é usado como pigmento de revestimento para fabricação de papel, o que é benéfico para melhorar o brilho, a brancura e a tonalidade do revestimento do papel revestido; pode garantir a pureza da cor do pigmento branco; é benéfico para melhorar a opacidade, brilho e brilho de impressão do papel, etc. Propriedades ópticas; pode alterar as propriedades reológicas da solução de preparação do revestimento; realizar a funcionalização do papel de revestimento, como isolamento, condutividade, propriedades antibacterianas, etc.
Como carga para fabricação de papel, o carbonato de nanocálcio é geralmente usado na produção de produtos de papel especial, como fraldas, absorventes higiênicos, papel para impressão a jato de cores, toalhas de papel e filmes respiráveis.
3. Especialização
Papéis diferentes têm propriedades diferentes e requerem diferentes propriedades de carbonato de cálcio. A fim de melhorar o valor econômico, o produto de carbonato de cálcio correspondente pode ser desenvolvido para um determinado tipo de papel, de modo que possa reduzir o custo de produção e atender aos requisitos de uso.
O papel de cigarro de alta qualidade requer que o carbonato de cálcio leve usado como enchimento tenha uma forma de cristal em forma de fuso relativamente completa, com grãos de cristal uniformes e ordenados; seu tamanho de partícula é distribuído principalmente em torno de 1-2 μm, e não há partículas de tamanho grande (>5 μm); e Bom desempenho de dispersão e ligação em celulose.
4. Desenvolver novos produtos de carbonato de cálcio
(1) carbonato de cálcio misto
Carbonato de cálcio misto (HCC) é usar polímero iônico para preparar a mistura de carbonato de cálcio moído e óxido de cálcio em pré-aglomerados e, em seguida, tratar os pré-aglomerados com dióxido de carbono para formar novo carbonato de cálcio entre GCC e finalmente formar ácido carbônico cálcio produtos. O processo de preparação de carbonato de cálcio pós-misturado é aproximadamente o mesmo que o processo de preparação de HCC, exceto que o primeiro agregado é formado apenas a partir de carbonato de cálcio moído e, após a preparação do pré-aglomerado de carbonato de cálcio moído, a mesma quantidade de óxido de cálcio que o processo HCC é adicionado e, em seguida, o dióxido de carbono é injetado. Novo carbonato de cálcio é formado na parte externa do primeiro agregado GCC, e o produto final de carbonato de cálcio é carbonato de cálcio pós-misturado (PostHCC ou pHCC).
(2) Bigodes de carbonato de cálcio
Os bigodes de carbonato de cálcio pertencem à estrutura cristalina de carbonato de cálcio de aragonita, têm alto módulo de elasticidade, resistência ao calor, resistência ao desgaste e isolamento térmico e outras boas propriedades, e têm o material do bigode com grande proporção, fibra curta e diâmetro pequeno (nível de mícron) e características de alta resistência. É amplamente utilizado nas áreas de fabricação de papel, materiais de cimento, materiais de construção, revestimentos e materiais de fabricação de automóveis.
Método de modificação da superfície do micro pó de silício
No processo de aplicação, o micro em pó de silício é composto principalmente por preenchimentos funcionais com polímeros de polímeros orgânicos, melhorando assim o desempenho geral de materiais compostos. O próprio micro em pó de silício é uma substância de polaridade e hidrofilicidade. É diferente dos atributos da interface da matriz da matriz do polímero polímero e é pouco compatível. Muitas vezes, é difícil se dispersar no material base. Portanto, geralmente é necessária a modificação da superfície do micro pó de silício. Dependendo das necessidades da aplicação, as propriedades físicas e químicas da superfície de Micic -Powder de Silicon são alteradas, melhorando assim a compatibilidade de seus materiais de polímero orgânico e atendendo às necessidades de descentralização e liquidez dos materiais de polímero.
Ingredientes de Micro -Pouco de Silício Qualidade, Processo de Modificação, Método de Modificação da Superfície e Agente Modificado, dosagem do Modificador, Condições de Processo modificadas (temperatura do modificador, tempo, pH e velocidade de mistura) e outros fatores afetam o efeito de modificação da superfície da superfície do microfanten de silicone. O método de modificação da superfície e o modificador são o principal fator que afeta o efeito modificado.
1. Qualidade de matéria -prima de microfina de silício
Os tipos, tamanho de partícula, área de superfície e grupo de pó de silício orientado para a superfície afetam diretamente a combinação de seus modificadores de superfície. Diferentes tipos de efeitos de modificação de micro -pombo de silício também são diferentes. Entre eles, o micro pó de silício esférico tem uma boa liquidez. É fácil combinar com o modificador durante o processo de modificação. E o desempenho da densidade, dureza e constante dielétrica é significativamente melhor que o dos microfim de silício de canto.
Geralmente, quanto menor o tamanho das partículas do Microfanten Silicone, maior a área da superfície, mais o número de locais ativos na superfície e o aumento da quantidade do modificador. Além disso, no processo de aplicação de microfims de silício de granularidade diferente, também tem um certo impacto no desempenho de produtos a jusante. Por exemplo, no processo de mistura misturada com a mistura de resina com resina, a distribuição do tamanho das partículas deve ser estritamente controlada. Não deve ser muito grande ou muito pequeno. O tamanho do tamanho é muito grande. Essência
2. Método de modificação da superfície e agente modificado
Atualmente, o método de modificação da superfície do micro pó de silício é principalmente modificação orgânica, modificação inorgânica e modificação química mecânica. O método mais usado é a modificação orgânica. Quando um único efeito de modificação é ruim
(1) modificação orgânica
A modificação orgânica é um método de adsorção física, adsorção química e reações químicas na superfície da microfiliação de silicone na superfície do micro -subida de silício para alterar as propriedades da superfície do microfano de silício. Atualmente, o agente modificado orgânico mais usado é um agente de acoplamento de sibidina, que inclui principalmente amino, epóxi, etileno, enxofre e outros tipos. O efeito de modificação geralmente é bom, mas o preço é caro. Alguns pesquisadores usam aluminato, titanato e ácido graxo duro para tornar o microfimmeter de silício com preços relativamente baixos, mas o efeito de modificação geralmente não é tão bom quanto o agente de acoplamento de silicano. Dois ou mais surfactantes são agravados com o microfimérmico de silício, e o efeito modificado é geralmente mais ideal do que o de um único modificador.
(2) modificação inorgânica
A modificação inorgânica refere -se a uma nova função de materiais para fornecer materiais na superfície da microfimia de silício ou metal compósito, óxidos inorgânicos, hidróxido, etc. Por exemplo, Oyama e outros usam métodos de precipitação para cobrir Al (OH) 3 na superfície da superfície do SiO2 e, em seguida, use o SiO2 após o embrulho de fenilfenileno baseado em polietileno, que pode atender às necessidades especiais de aplicação.
(3) modificação química mecânica
A modificação química mecânica refere -se ao primeiro uso de esmagamento ultrafino e outra forte potência mecânica para ativar a superfície das partículas de pó para aumentar o ponto ativo ou o grupo ativo na superfície do microfano de silício e, em seguida, combinar o agente modificado para alcançar A modificação do composto do microfano de silício.
Aplicação de equipamentos de pulverização a jato na produção de dióxido de titânio
1. Princípio da moagem a jato
O equipamento de moagem a jato inclui moinho a jato, moinho a jato ou moinho de energia fluida, que usa a energia do fluxo de ar de alta velocidade ou vapor superaquecido para fazer as partículas impactarem, colidirem e esfregarem umas nas outras para obter pulverização ultrafina ou despolimerização. O princípio geral da moagem a jato: ar comprimido seco e isento de óleo ou vapor superaquecido é acelerado em um fluxo de ar supersônico através do bico Laval, e o jato de alta velocidade ejetado impulsiona o material a se mover em alta velocidade, fazendo com que as partículas colidam e esfregar um contra o outro para ser esmagado. Os materiais triturados chegam à área de classificação com o fluxo de ar, e os materiais que atendem aos requisitos de finura são finalmente coletados pelo classificador, e os materiais que não atendem aos requisitos são devolvidos à câmara de britagem para continuar a trituração.
2. Classificação do equipamento de moagem a jato
Existem principalmente vários tipos de moinhos de jato usados na indústria do meu país: moinho de jato plano, moinho de jato de leito fluidizado, moinho de jato de tubo circulante, moinho de jato de contra-jato e moinho de jato alvo. Entre esses tipos de moinhos de jato, moinhos de jato plano, moinhos de jato de leito fluidizado e moinhos de jato de tubo circulante são amplamente utilizados.
2.1 Moinho de jato de contra-jato
Depois que o material entra na câmara de trituração através do alimentador de parafuso, a energia de impacto do fluxo de ar de alta velocidade é pulverizada por vários bicos relativamente ajustados, e a rápida expansão do fluxo de ar forma a colisão e fricção gerada pela suspensão e ebulição do leito fluidizado para triturar o material. O pó grosso e fino misturado é acionado pelo fluxo de ar de pressão negativa através do dispositivo de classificação da turbina instalado na parte superior. O pó fino é forçado a passar pelo dispositivo de classificação e é coletado pelo coletor de ciclone e filtro de mangas. O pó grosso é jogado fora pela gravidade e pela força centrífuga gerada pelo dispositivo de classificação rotativa de alta velocidade. Ele vai para as quatro paredes e volta para a câmara de trituração para continuar triturando.
2.2 Moinho de jato plano
O fluxo de ar de alta pressão como a energia cinética de britagem entra no saco de armazenamento de ar estabilizado por pressão na periferia da câmara de britagem como uma estação de distribuição de ar. O fluxo de ar é acelerado em um fluxo de ar supersônico através do bocal Laval e então entra na câmara de britagem, e o material é acelerado na câmara de britagem através do bocal Venturi. Execute a trituração simultânea. Como o bocal Laval e a câmara de britagem são instalados em um ângulo agudo, o jato de alta velocidade leva o material a circular na câmara de britagem, e as partículas colidem, colidem e se esfregam umas nas outras, bem como na parede do a placa-alvo fixa seja esmagada. Impulsionado pelo fluxo de ar centrípeto, as partículas finas são introduzidas no tubo de saída central do pulverizador e entram no separador de ciclone para coleta, enquanto o pó grosso é lançado para a parede circundante da câmara de pulverização sob a ação da força centrífuga para movimento circular e continua a pulverização.
2.3 Moinho a jato de tubos circulantes
A matéria-prima é alimentada na câmara de britagem através do bocal Venturi, e o ar de alta pressão é pulverizado na câmara de britagem tubular circulante em forma de pista com diâmetro desigual e curvatura variável através de um grupo de bocais, acelerando as partículas para colidir, colidir , esfregue e esmague um ao outro. Ao mesmo tempo, o fluxo giratório também impulsiona as partículas trituradas para cima na área de classificação ao longo da tubulação, e o fluxo de material denso é desviado sob a ação do campo de força centrífuga na área de classificação, e as partículas finas são descarregadas após serem classificados pelo classificador inercial tipo louver na camada interna. Partículas grossas retornam ao longo do downpipe na camada externa e continuam a ser pulverizadas de maneira circular.
2.4 Moinho a jato de leito fluidizado
Moinho a jato (moinho a jato de leito fluidizado) é o ar comprimido que é acelerado pelo bico Laval em um fluxo de ar supersônico e depois injetado na área de britagem para tornar o material fluidizado (o fluxo de ar se expande para formar um leito fluidizado que suspende, ferve e colide um com o outro). Portanto, toda partícula tem o mesmo estado de movimento. Na zona de pulverização, as partículas aceleradas colidem entre si e se pulverizam na junção de cada bico. O material triturado é transportado para a área de classificação pela corrente ascendente, e o pó fino que atende ao requisito de tamanho de partícula é peneirado pelas rodas classificadoras dispostas horizontalmente, e o pó grosso que não atende ao requisito de tamanho de partícula é devolvido à área de trituração para posterior esmagamento. O pó fino qualificado entra no separador de ciclone de alta eficiência com o fluxo de ar a ser coletado, e o gás empoeirado é filtrado e purificado pelo coletor de pó e depois descarregado na atmosfera.