Tratamento de superfície de fibra de carbono: melhorando o desempenho do material compósito
A fibra de carbono é transformada a partir de fibra orgânica através de uma série de processos de tratamento térmico. O seu conteúdo de carbono excede os 90%. É uma fibra inorgânica de alto desempenho e um novo material com excelentes propriedades mecânicas. A fibra de carbono não só herda as propriedades inerentes dos materiais de carbono, como também combina a flexibilidade e a processabilidade das fibras têxteis. É considerada uma nova geração de fibra de reforço e é utilizada em muitos campos de alta tecnologia.
Como reforço, embora apresente uma série de excelentes características de desempenho, é também acompanhado de alguns desafios que devem ser enfrentados. Devido à estrutura semelhante à grafite, a sua superfície é quimicamente inerte e é difícil infiltrar-se na resina e reagir quimicamente. É difícil que a superfície se combine com a resina, o que por sua vez afeta a resistência do material compósito. Por conseguinte, é necessário tratar a superfície da fibra de carbono, remover as impurezas da superfície da fibra de carbono, gravar ranhuras na superfície da fibra de carbono ou formar microporos para aumentar a área superficial, alterar as propriedades superficiais da fibra de carbono, aumentar os grupos funcionais polares e a ativação superficial na superfície da fibra de carbono, e depois é mais fácil infiltrar-se e reagir quimicamente, de modo a que a interface do material compósito fique mais firmemente ligada e a resistência seja aumentada.
Existem muitos métodos para o tratamento de superfícies de fibras de carbono, incluindo principalmente a oxidação em fase gasosa, a oxidação em fase líquida, a oxidação eletroquímica, o tratamento de revestimento com agente de acoplamento, o tratamento de plasma, a tecnologia de modificação de enxerto, etc. a oxidação eletroquímica é atualmente a única tecnologia que pode ser operada online continuamente durante a preparação da fibra de carbono, e o desempenho global dos compósitos à base de resina reforçados com fibra de carbono tratados com oxidação eletroquímica é melhorado.
(1) Método de oxidação em fase gasosa
Os métodos de oxidação em fase gasosa incluem a oxidação do ar, a oxidação do ozono, etc.
O método de oxidação do ar é um método de colocar fibra de carbono no ar com uma determinada humidade relativa para tratamento a alta temperatura para oxidar a superfície da fibra de carbono a alta temperatura. Após a oxidação, os elementos não-carbono na superfície da fibra de carbono aumentam, o que é benéfico para melhorar a molhabilidade da fibra e a ligação da resina.
(2) Método de oxidação em fase líquida
O método de oxidação em fase líquida consiste em utilizar ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico concentrado, peróxido de hidrogénio e outros oxidantes para entrar em contacto com a fibra de carbono durante muito tempo para formar carboxila, hidroxila e outros grupos na superfície da fibra para melhorar a ligação com a resina.
(3) Método de oxidação eletroquímica
A oxidação eletroquímica é um método de tratamento da superfície da fibra de carbono utilizando as propriedades condutoras da fibra de carbono como ânodo e grafite, placa de cobre ou placa de níquel como cátodo sob a ação de um campo elétrico DC e utilizando diferentes ácidos, álcalis e sal soluções como eletrólito. O efeito do tratamento de oxidação eletroquímica de superfície é um processo composto por corrosão por oxidação camada a camada e alterações de grupos funcionais.
(4) Método de tratamento do revestimento com agente de acoplamento
O agente de acoplamento possui um duplo grupo funcional na sua estrutura química, o que lhe permite reagir quimicamente com a superfície da fibra e a resina. Alguns dos grupos funcionais podem formar ligações químicas com a superfície da fibra, enquanto outros grupos funcionais podem reagir quimicamente com a resina. Através desta ação química mediadora, o agente de acoplamento pode ligar firmemente a resina e a superfície da fibra, melhorando assim o desempenho global do material. Ao utilizar um agente de acoplamento, não só a resistência e a durabilidade do material podem ser melhoradas, como também a sua adesão e resistência à corrosão química podem ser aumentadas.
(5) Método de tratamento com plasma
A tecnologia de plasma utiliza principalmente descarga, vibração eletromagnética de alta frequência, ondas de choque e radiação de alta energia para gerar plasma sob condições de gás inerte ou gás contendo oxigénio para tratar a superfície do material.
(6) Tecnologia de modificação do enxerto
Ao enxertar as nanopirâmides hexagonais de carboneto de silício, a adesão interfacial entre a fibra de carbono e a resina pode ser significativamente melhorada, o que não só melhora as propriedades mecânicas dos materiais compósitos de fibra de carbono, como também melhora o seu desempenho de fricção . Esta tecnologia tem sido aplicada no fabrico de discos de travão.
Ao selecionar um método de tratamento de superfície adequado, as propriedades superficiais da fibra de carbono podem ser melhoradas e a sua ligação com o material da matriz pode ser melhorada, melhorando assim o desempenho global do material compósito.
Tendência de desenvolvimento do micro pó de diamante
O diamante, vulgarmente conhecido como “broca de diamante”, é um mineral composto por carbono. É um alótropo da grafite com fórmula química C. É também a forma original do diamante comum. O diamante é a substância mais dura que existe naturalmente na natureza.
Classificação do Micropó de Diamante
O micropó de diamante refere-se a cristais únicos de diamante que são triturados, moldados, purificados e classificados para formar pó de diamante em mícrons e submícrons. De acordo com a origem da matéria-prima, pode ser dividido em micropó de diamante natural e micropó de diamante artificial.
Classificação do Micropó de Diamante
O micropó de diamante de cristal único é produzido por abrasivos de cristal único de diamante artificial, que são triturados e moldados, e produzidos por métodos de processo especiais de materiais superduros.
A estrutura do diamante policristalino é composta por numerosas partículas minúsculas à escala nano ligadas por ligações insaturadas, que é muito semelhante ao diamante negro natural (diamante policristalino natural com preto ou cinzento escuro como cor principal).
O papel dos diferentes tipos de pó de diamante
O pó de diamante tradicional pode ser dividido em duas categorias: pó de diamante policristalino e pó de diamante de cristal único. Com o desenvolvimento da nanotecnologia, o pó de nanodiamante tem sido utilizado e tem recebido cada vez mais atenção por parte das pessoas.
Pó de diamante policristalino
O pó de diamante policristalino é feito de grafite utilizando um método único de jato de areia direcional. A onda de choque da detonação direcional de explosivos altamente explosivos acelera os flocos de metal voadores e atinge os flocos de grafite, fazendo com que o grafite seja convertido em diamante policristalino. O pó de diamante policristalino é caracterizado pela fragilidade. A sua forma de partícula é um bloco quase circular irregular e a superfície é rugosa e irregular.
Função: Utilizado principalmente em cristal ótico de chip/processamento ultrafino, polimento ultrafino de wafer de silício grande, modificação de superfície e outros campos. O pó de diamante policristalino esférico tem um aspeto cinzento-preto e um brilho ligeiramente metálico.
Pó de diamante de cristal único
O pó de diamante de cristal único é produzido pelo método de pressão estática abrasivo de cristal único de diamante artificial, que é triturado e moldado por métodos de processo especiais de materiais superduros. As suas partículas mantêm as características de cristal único do diamante de cristal único, e a sua forma de cristal é um hexaedro regular e completo, com alta resistência, tenacidade e boa estabilidade térmica, e forte resistência ao impacto.
Função: Adequado para o fabrico de produtos de galvanoplastia, mós, mós e para polimento, gravação, vidro automóvel, mobiliário de alta qualidade, cerâmica, metal duro, materiais magnéticos, etc. É uma matéria-prima ideal para lixar e polir materiais de elevada dureza, como metal duro, cerâmica, pedras preciosas, vidro ótico, etc.
Pó de nanodiamante
Quando o tamanho do grão é inferior a 100 nm, é designado por nanodiamante. Não só possui as excelentes propriedades do diamante, como também possui as propriedades únicas dos nanomateriais, tais como o efeito de tamanho pequeno, o efeito de superfície, o efeito quântico, etc. usos.
Função:
(1) Aplicação de desbaste e polimento fino. O nanodiamante possui características tanto de materiais superduros como de nanomateriais. Pode ser utilizado na produção de polimento de peças de precisão e no processamento ultrafino de quartzo, vidro ótico, semicondutores, ligas e superfícies metálicas. O valor de rugosidade superficial Ra pode atingir 2-8 nm.
(2) Aplicação na área médica. O nanodiamante pode ser utilizado como transportador biológico em investigação médica e também pode ser utilizado em revestimentos resistentes ao desgaste nas superfícies de ossos artificiais e articulações artificiais para prolongar a vida útil de ossos e articulações artificiais.
(3) Aplicação de materiais de embalagem de elevada condutividade térmica. Espera-se que o material compósito preparado pela adição de nanodiamante a uma matriz metálica de elevada condutividade térmica se torne um novo tipo de material de embalagem eletrónica com baixo coeficiente de expansão térmica e elevada condutividade térmica.
O micro pó de diamante tem uma vasta gama de utilizações, tais como ferramentas de corte, fios diamantados, pastas de moagem/fluidos abrasivos, etc. desenvolvimento do micro pó de diamante. Sem dúvida, o micropó de diamante é um abrasivo indispensável para o desenvolvimento de produtos de alta precisão e vanguarda, e as suas perspetivas de aplicação são amplas e os seus campos de aplicação também estão em expansão.
Para além da queima de cimento, que outras aplicações de ponta tem o calcário?
O calcário é a principal matéria-prima para a produção de cimento. São consumidas cerca de 1,4 a 1,5 toneladas de calcário para produzir 1 tonelada de clínquer de cimento.
Assim, para além da produção de cimento, que outras aplicações de alto padrão tem o calcário?
1. Produção de óxido de cálcio
O óxido de cálcio é obtido por calcinação a alta temperatura do calcário, vulgarmente conhecido por cal viva, pó branco. De acordo com o aspeto do produto, o óxido de cálcio pode ser dividido em óxido de cálcio em bloco e óxido de cálcio em pó; de acordo com os diferentes teores de cálcio e magnésio, o óxido de cálcio pode ser dividido em óxido de cálcio de qualidade industrial, óxido de cálcio de qualidade alimentar, etc. da Classe I são para síntese química; Os produtos da Classe II são para o carboneto de cálcio; Os produtos da Classe III são para plásticos e borracha; Os produtos da Classe IV são para a dessulfurização de gases de combustão e outras utilizações.
O óxido de cálcio é um importante material auxiliar e matéria-prima básica para o aço e os plásticos. Tem enormes perspetivas de mercado em áreas de proteção ambiental, como o tratamento de águas residuais industriais, a incineração de lixo e a dessulfurização de gases de combustão. Como óxido alcalino económico, o óxido de cálcio é também muito utilizado em estradas, caminhos-de-ferro de alta velocidade, construção, indústria (metais não ferrosos, fabrico de papel, fabrico de açúcar, carbonato de sódio, alimentos, medicamentos, materiais de construção) , agricultura e outros campos, e é uma importante matéria-prima básica.
2. Produção de hidróxido de cálcio
O hidróxido de cálcio é formado pela digestão do óxido de cálcio e da água. A sua fórmula química é Ca(OH)2, vulgarmente conhecida por cal apagada e cal hidratada. A sua solução aquosa é designada por água de cal transparente.
O hidróxido de cálcio tem propriedades gerais de um álcali e é um álcali forte. Como a solubilidade do hidróxido de cálcio é muito menor do que a do hidróxido de sódio e do hidróxido de potássio, a corrosividade e a alcalinidade da sua solução são relativamente pequenas, pelo que pode ser utilizado como regulador da acidez nos alimentos para desempenhar um papel no tamponamento, neutralização e solidificação. O hidróxido de cálcio de qualidade alimentar tem uma atividade relativamente elevada, uma estrutura relativamente solta, elevada pureza, boa brancura, baixo teor de impurezas e não contém elementos nocivos como o Pb e o As.
O hidróxido de cálcio é amplamente utilizado como matéria-prima na indústria de produção de preparações de cálcio, entre as quais o gluconato de cálcio é comum. O hidróxido de cálcio pode ser utilizado como regulador de acidez no leite em pó (incluindo leite em pó adoçado) e natas em pó e seus produtos preparados, e fórmulas infantis. O hidróxido de cálcio pode ser utilizado como tampão, neutralizador e solidificante em cerveja, queijo e produtos de cacau. Devido ao seu ajuste de pH e efeitos de coagulação, pode também ser utilizado para a síntese de medicamentos e aditivos alimentares, a síntese de biomateriais de alta tecnologia HA, a síntese de fosfatos VC para aditivos alimentares e a síntese de ciclohexano de cálcio, lactato de cálcio , citrato de cálcio, aditivos para a indústria açucareira e tratamento de águas e outros produtos químicos orgânicos de elevada qualidade. É útil para a preparação de reguladores de acidez e fontes de cálcio, tais como produtos semiacabados de carne comestível, produtos konjac, bebidas e enemas médicos.
3. Produção de nano carbonato de cálcio
O carbonato de nano cálcio refere-se a cargas inorgânicas funcionais com um tamanho de partícula de 1-100 nm, que são amplamente utilizadas em borracha, plásticos, fabrico de papel, tintas, revestimentos, selantes e adesivos, medicamentos, pastas de dentes, alimentos e outros campos.
A produção industrial de nano carbonato de cálcio baseia-se principalmente na carbonização. As suas matérias-primas são principalmente calcário com alto teor de carbonato de cálcio. Os produtos em pó são obtidos por calcinação, digestão, carbonização, modificação, dispersão e secagem.
De acordo com a mudança gradiente do teor de CaO no calcário, o calcário de alta qualidade com um teor superior a 54% pode ser utilizado para produzir carbonato de cálcio leve de alto valor acrescentado e produtos de nano carbonato de cálcio, que são utilizados principalmente em plásticos de alta qualidade. pode ser utilizado calcário de qualidade intermédia com um teor entre 49% e 53% para produzir óxido de cálcio ativo e hidróxido de cálcio digerido a partir do mesmo, que são utilizados principalmente em solventes metalúrgicos, produtos químicos e indústrias de processamento profundo de alimentos; calcário de baixa qualidade com um teor inferior a 48% pode ser utilizado na indústria cimenteira e na indústria da construção.
De acordo com os diferentes teores de óxido de cálcio dos recursos de calcário, as matérias-primas de calcário são distribuídas para diversas indústrias relacionadas de forma escalonada, de modo a alcançar uma cadeia industrial totalmente fechada com recursos de alta qualidade, plena utilização e máximo valor e efeitos ambientais .
Desenvolvimento de resinas termoendurecíveis modificadas com grafeno
O grafeno é um material planar bidimensional em favo de mel composto por uma única camada de átomos de carbono ligados de forma híbrida sp2. Possui muitas propriedades excelentes, tais como alta mobilidade do transportador, alta transmitância de luz, alta área superficial específica, alto módulo de Young, alta resistência à fratura, etc. Os materiais de resina termoendurecível têm atraído uma ampla atenção da indústria e da academia devido às suas vantagens, tais como a elevada resistência específica, o grande módulo específico, a boa estabilidade térmica e a resistência à corrosão.
Existem duas formas principais de modificar a superfície do pó de grafeno: modificação da ligação covalente e modificação da ligação não covalente.
A modificação da ligação covalente é um método que utiliza reações químicas para obter a ligação covalente de modificadores na superfície do grafeno, ou tratamento especial do grafeno para formar novos grupos funcionais ou ligações químicas, melhorando assim a compatibilidade e dispersibilidade do pó de grafeno na matriz de resina.
A modificação da ligação não covalente combina principalmente o grupo modificado com o grafeno através do empilhamento da ligação π-π para obter uma modificação eficaz do grafeno. A vantagem deste método é que melhora a dispersibilidade do grafeno sem alterar a estrutura química do grafeno ou introduzir novas ligações covalentes.
Para diferentes tipos de matrizes de resina termoendurecíveis, é necessário selecionar um método de modificação adequado para que o pó de grafeno possa ser uniformemente disperso na resina sem afetar o desempenho da matriz de resina.
Como um novo tipo de carga de reforço, o grafeno pode ser disperso uniformemente na matriz de resina termoendurecível para melhorar significativamente as propriedades mecânicas, a resistência à ablação, as propriedades elétricas, a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste do material compósito, expandindo assim a gama de aplicação da resina termoendurecível- materiais compósitos baseados.
Propriedades mecânicas
O grafeno pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas dos materiais de resina termoendurecíveis, fazendo com que os materiais compósitos tenham um importante valor de aplicação nas áreas de máquinas e peças estruturais automóveis.
Desempenho anti-ablação
A adição de óxido de grafeno irá melhorar a condutividade térmica do material compósito e acelerar a extração de calor, reduzindo a taxa de ablação linear do material compósito em 62,08%. A adição de óxido de grafeno contribui para induzir a formação de uma camada de carbono na matriz durante o processo de ablação, aumentando o grau de grafitização da matriz e formando uma camada de isolamento térmico para evitar que o calor se expanda para o material, reduzindo assim o taxa de ablação linear do material compósito e melhorando a resistência à ablação do material compósito de resina.
Propriedades elétricas
O grafeno é um material de carbono com uma estrutura em favo de mel bidimensional composta por átomos de carbono hibridizados sp2. Os excelentes eletrões π estruturais proporcionam um efeito conjugado, o que melhora muito a mobilidade dos eletrões. Ao mesmo tempo, em condições ideais, a banda de condução e a banda de valência do grafeno estão em contacto no ponto de Dirac, pelo que os eletrões se podem mover entre a banda de valência e a banda de condução sem impedimento de energia, promovendo assim o grafeno a ter excelentes propriedades elétricas.
Resistência à corrosão
A resina termoendurecível é um material de matriz comum nos materiais de revestimento e tem uma excelente resistência à corrosão, mas o material de resina curada produzirá microporos ou microgaps, o que enfraquece a capacidade de proteção do substrato. A estabilidade química e as propriedades de barreira do próprio grafeno podem prevenir eficazmente a penetração de agentes corrosivos e evitar uma maior difusão de agentes corrosivos na superfície quando estes atingem a superfície do metal, minimizando o grau de danos por corrosão no substrato protetor, tornando-o o enchimento preferencial para revestimentos de substratos metálicos.
Aplicação de resina termoendurecível modificada com grafeno
Atualmente, a resina termoendurecível modificada com grafeno é utilizada principalmente em revestimentos anticorrosivos pesados, pulverizados em equipamentos de grande porte (como grandes navios, plataformas de superfície, turbinas eólicas, etc.) para prevenir a corrosão e prolongar a vida útil; no futuro, a resina termoendurecível modificada com grafeno será também mais amplamente utilizada na indústria aeroespacial, componentes eletrónicos e outros campos.
Aplicação de pó de sílica modificado
O pó de sílica é um enchimento funcional inorgânico não metálico muito importante que pode ser combinado com polímeros orgânicos e melhorar o desempenho global dos materiais compósitos. É amplamente utilizado em produtos elétricos e eletrónicos, borracha de silicone, revestimentos, adesivos, materiais de enchimento e outros campos.
O próprio pó de sílica é uma substância polar e hidrófila. Possui propriedades de interface diferentes da matriz polimérica, baixa compatibilidade e é muitas vezes difícil de dispersar no material de base. Portanto, para tornar o material compósito mais excelente, é geralmente necessário modificar a superfície do pó de sílica e alterar propositadamente as propriedades físicas e químicas da superfície do pó de sílica de acordo com as necessidades da aplicação, de modo a melhorar a sua compatibilidade com os materiais poliméricos orgânicos e satisfazer os seus requisitos de dispersão e fluidez em materiais poliméricos.
Laminado revestido a cobre
O laminado revestido a cobre é um material eletrónico básico feito pela impregnação de fibra de vidro ou outros materiais de reforço com uma matriz de resina, adição de diferentes cargas e cobertura de um ou ambos os lados com folha de cobre através de processos como o ajuste e impregnação de cola e, em seguida, prensagem a quente. A adição de pó de sílica modificado pode reduzir o custo de produção de laminados revestidos de cobre e melhorar a sua resistência ao calor, condutividade e propriedades mecânicas.
Borracha
A borracha é um material polimérico altamente elástico com deformação reversível. Pode ser amplamente utilizado em eletrónica, automóveis, engenharia civil, defesa nacional, medicina e saúde e necessidades diárias. No processo de preparação da borracha, a adição de uma certa quantidade de carga inorgânica pode não só reduzir o custo de produção da borracha, mas também melhorar significativamente as propriedades físicas abrangentes e as propriedades mecânicas dinâmicas dos materiais compósitos de borracha.
Plástico
O pó de silício pode ser utilizado como enchimento em materiais como o polietileno (PE), cloreto de polivinila (PVC), polipropileno (PP), éter polifenileno (PPO) no processo de fabrico de plásticos. É amplamente utilizado em muitos campos, tais como construção, automóveis, materiais de isolamento de comunicação electrónica, agricultura, necessidades diárias, defesa nacional e militar.
Composto de moldagem epóxi
O composto para moldagem epóxi é um composto para moldagem feito a partir de uma variedade de aditivos. É um material fundamental para embalagens eletrónicas e representa mais de 97% do mercado de embalagens microeletrónicas. Pode ser amplamente utilizado em semicondutores, eletrónica de consumo, circuitos integrados, aviação, militar e outros campos de embalagem.
Fundição em epóxi
O material de fundição com isolamento epóxi é uma mistura de resina polimerizável líquida ou viscosa feita de resina, agente de cura, enchimento, etc. . A resina epóxi formada após o betão é um produto isolante que integra múltiplas funções como isolamento, à prova de humidade, à prova de mofo, anticorrosão, fixação e isolamento.
Cola para enchimento eletrónico
A cola para vasos é frequentemente utilizada em componentes eletrónicos, principalmente para colagem, selagem, barreira e proteção. É líquido antes da cura e tem uma certa fluidez. A viscosidade da cola varia de acordo com o material, o desempenho e o processo de produção do produto, sendo que o seu valor de utilização só pode ser realizado após a cura completa da cola.
Pedra de quartzo artificial
O pó de silício é utilizado como enchimento em pedra de quartzo artificial, o que pode não só reduzir o consumo de resina insaturada, mas também melhorar a resistência ao desgaste, a resistência a ácidos e álcalis, a resistência mecânica e outras propriedades da placa de quartzo artificial .
Diferentes campos de aplicação do micropó de silício têm diferentes requisitos de qualidade. Portanto, ao escolher a aplicação do micropó de silício, esta deve ser combinada com as necessidades das indústrias a jusante, e os custos abrangentes, a eficiência, o desempenho e outros fatores devem ser considerados para selecionar o tipo de micropó de silício, o modificador e a fórmula adequados. Com a melhoria contínua da economia e da sociedade do meu país, atualmente, a investigação de aplicação de micropó de silício modificado irá concentrar-se principalmente em laminados revestidos de cobre de alta qualidade, adesivos de alto desempenho, materiais de isolamento e outros campos de alta tecnologia produzidos com micropó de silício esférico como matérias-primas. O refinamento e a especialização funcional serão a principal direção da aplicação do micropó de silício modificado no futuro.
Equipamento comum de modificação de superfície de pó
Os fatores que afetam o efeito de modificação do pó incluem as propriedades das matérias-primas em pó, os métodos de modificação, os processos de modificação, os modificadores e as suas fórmulas e equipamentos de modificação. Quando o processo de modificação do pó e o modificador ou fórmula são determinados, o equipamento de modificação torna-se o fator chave que afeta o efeito da modificação do pó.
O equipamento de modificação de pó assume principalmente três responsabilidades: uma é a mistura, a segunda é a dispersão e a terceira é que o modificador derreta no equipamento e combine bem com o pó. Além disso, o equipamento de modificação de pó também deve ter um menor consumo de energia e desgaste, sem poluição por poeira, funcionamento simples do equipamento e funcionamento estável.
1. Modificador híbrido de alta eficiência HEM
O modificador híbrido de alta eficiência HEM possui seis grupos de pás de agitação, 24 facas móveis e placas guia. Os materiais são totalmente misturados repetidamente na caixa e atuam repetidamente com os aditivos, de modo a que os materiais absorvam os aditivos, de modo a que os aditivos revestem uniformemente a superfície do pó.
2. Misturador de aquecimento de alta velocidade
O misturador de aquecimento de alta velocidade é um dos equipamentos normalmente utilizados para o revestimento químico e modificação de pós inorgânicos, como cargas ou pigmentos inorgânicos. É um equipamento de mistura muito utilizado na indústria de processamento de produtos plásticos.
3. Modificador de superfície de pó contínuo SLG
O modificador de superfície de pó contínuo SLG é composto principalmente por um termómetro, uma porta de descarga, uma entrada de ar, uma conduta de ar, uma máquina principal, uma porta de alimentação, uma bomba doseadora e um alimentador.
4. Modificador de superfície de impacto de fluxo de ar de alta velocidade
A estrutura principal é composta principalmente por rotor rotativo de alta velocidade, estator, circuito de circulação, asa, camisa, dispositivo de alimentação e descarga. Todo o sistema consiste em misturador, dispositivo de alimentação de medição, modificador de superfície de impacto de fluxo de ar de alta velocidade, dispositivo de recolha de produtos, dispositivo de controlo, etc.
5. Misturador de pá horizontal
O misturador de pás horizontais é um modificador de superfície de pó intermitente com cilindro horizontal e pás múltiplas de eixo único como características estruturais. É composto principalmente por mecanismo de transmissão, veio principal, cilindro, tampa final, etc.
6. Moinho de turbina (rotativo)
É composto principalmente por base da máquina, peça de acionamento, câmara de britagem, ajuste de folga e entrada e saída. A característica é que o calor gerado pelo processo de moagem ultrafina (50 ℃ ~ 60 ℃) é utilizado para introduzir o pó ultrafino triturado no moinho de vórtice, e o modificador de ácido esteárico pré-aquecido e fundido é medido para realizar a modificação contínua da superfície .
7. Turbomoinho
O moinho Turbo é composto principalmente por uma roda de despolimerização, uma porta de descarga, uma entrada de ar, um classificador, uma porta de alimentação, uma entrada de dispersante de superfície multicanal e um alimentador.
Por fim, os princípios de seleção de equipamentos de modificação de superfícies são resumidos da seguinte forma:
(1) Boa dispersibilidade do pó e modificador de superfície. Só com uma boa dispersibilidade o pó e o modificador de superfície podem ter oportunidades e efeitos relativamente iguais, e a quantidade de modificador de superfície pode ser reduzida.
(2) A temperatura de modificação e o tempo de permanência são ajustáveis dentro de um determinado intervalo.
(3) Baixo consumo de energia por unidade de produto e baixo desgaste. Para além do modificador, o principal custo da modificação superficial é o consumo de energia. Os equipamentos de modificação de baixo consumo energético podem reduzir os custos de produção e melhorar a competitividade do produto; o baixo desgaste pode não só evitar a contaminação dos materiais modificados, como também melhorar a eficiência operacional do equipamento e reduzir os custos operacionais.
(4) Menos poluição por poeiras. O escape de poeira durante o processo de modificação não só polui o ambiente de produção, como também provoca a perda de material, resultando num aumento dos custos de produção do produto. Portanto, a poluição por poeira do equipamento deve ser investigada.
(5) Produção contínua, operação simples e baixa intensidade de trabalho.
(6) Funcionamento suave e fiável.
(7) Alto nível de controlo automático, que pode ajustar automaticamente o volume de processamento, a quantidade de adição do modificador, a temperatura de modificação, o tempo de permanência e outros fatores de acordo com as propriedades do material e as propriedades do modificador de superfície.
(8) A capacidade de produção do equipamento deve ser consistente com a escala de produção prevista. Quando a escala de produção projetada é aumentada, os equipamentos de grande escala devem ser selecionados tanto quanto possível para reduzir o número de equipamentos para reduzir o espaço físico, os custos de produção e facilitar a gestão.
Saiba mais sobre a linha de produção geral de equipamentos de processamento de pó
O equipamento de processamento de pó é um componente essencial indispensável na produção industrial moderna. Passam por vários fluxos de processos importantes, como o transporte de matéria-prima em pó, moagem, classificação, tratamento de superfície, separação sólido-sólido, separação líquido-sólido, separação gás-sólido, secagem, mistura, granulação, moldagem, torrefação /calcinação, arrefecimento, embalagem e armazenamento.
Alimentação/Alimentação: Alimentador vibratório, Alimentador vibratório eletromagnético, Alimentador de parafuso, Alimentador de disco, Alimentador rotativo
Transporte: transportador de correia, transportador de corrente, elevador de canecas, transportador pneumático, transportador hidráulico, transportador helicoidal
Equipamento industrial de transporte de pó e partículas normalmente utilizado
1 transportador helicoidal
Transportador de corrente de 2 tubos
3 Equipamento de transporte pneumático de pressão positiva
Moinho
Triturador de mandíbulas: utiliza a mandíbula móvel para se aproximar periodicamente e deixar a mandíbula fixa para triturar materiais.
Triturador de cone: utiliza o cone móvel oscilante para se aproximar periodicamente e deixar o cone fixo para triturar materiais.
Triturador de martelo: utiliza o impacto gerado pela rotação da cabeça do martelo articulada no rotor para triturar materiais.
Triturador de impacto: utiliza o impacto do martelo de placa rigidamente fixado no rotor e da placa de impacto para triturar materiais.
Triturador de cisalhamento: utiliza o movimento relativamente rápido entre as lâminas afiadas móveis e estáticas para esmagar materiais.
Moinho de rolos: utiliza rolos de extrusão com rotação sincronizada para triturar materiais.
Moinho de impacto: utiliza impulsores rotativos horizontais de alta velocidade para fazer com que os materiais se movam centrifugamente a alta velocidade e colidam e esmaguem uns aos outros na câmara de vórtice.
Moinho de bolas/moinho de tubos: utiliza o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem no cilindro rotativo para triturar materiais. Os meios de moagem são esféricos, colunares curtos, em forma de haste, etc.
Moinho de peneiramento: Utilize um moinho com mecanismo de peneiramento para triturar e classificar os materiais triturados.
Moinho vibratório: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem no cilindro vibratório para esmagar o material.
Moinho de torre/moinho agitado vertical: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento dos meios de moagem acionados pelo mecanismo de agitação vertical para esmagar o material.
Moinho agitado horizontal: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem acionado pelo mecanismo de agitação horizontal para esmagar o material.
Moinho vertical/moinho de roda: Utilize a rotação relativa do disco de moagem e do rolo de moagem para moer e triturar o material e classificar o material moído, como o moinho Raymond, o moinho Loesche, etc.
Moinho de rolos de anel: Utilize a rotação e rotação do anel de moagem (rolo) para esmagar o material entre o anel de moagem e o círculo de moagem por impacto, colisão, cisalhamento.
Moinho de rolos horizontais: O cilindro rotativo força o material a ficar preso entre a parede do cilindro e o rolo de alta pressão e é repetidamente comprimido, retificado, cortado e triturado.
Moinho planetário: Utilize o impacto e a moagem dos meios de moagem impulsionados pela revolução e rotação do cilindro de moagem para esmagar o material.
Moinho colóide: O material é cortado e moído entre os dentes rotativos de alta velocidade e os dentes fixos e é efetivamente emulsionado e disperso.
Pulverizador de fluxo de ar: O material é esmagado por forte colisão, impacto e fricção entre os materiais ou entre os materiais e a parede do dispositivo utilizando um fluxo de ar de alta velocidade.
Moedor resistente: O rolo em forma de disco corre ao longo da pista inferior, aplicando repetidamente laminação e cisalhamento para esmagar o material.
Moedor de parede lateral: O rolo cilíndrico é acionado pelo eixo rotativo para rodar e a parede lateral produz um efeito de extrusão para esmagar o material.
Classificação
Máquina de peneiração: A classificação é realizada através de peneiras, incluindo peneiras horizontais, peneiras vibratórias, peneiras de ressonância, peneiras de tambor, etc.
Ecrã fixo: A classificação é realizada através de uma placa de ecrã inclinada composta por barras de grelha paralelas.
Classificador de sedimentação por gravidade: A classificação é realizada pela diferença da velocidade final de sedimentação das partículas no fluido.
Ciclone: Sob a ação da força centrífuga, as partículas maiores são lançadas na parede do dispositivo e giram para baixo para serem descarregadas, e as partículas mais pequenas giram para cima para serem descarregadas para obter a classificação.
Classificador centrífugo de pó: utiliza as diferentes trajetórias de movimento das partículas no campo centrífugo para obter a separação gás-sólido ou a classificação de pó.
Classificador de pó ciclone: utiliza uma plataforma giratória para fazer girar as lâminas para classificação de pó.
Classificador do rotor: Quando o fluxo bifásico gás-sólido passa pelo espaço entre as pás do rotor de alta velocidade, são lançadas partículas grandes na direção da força centrífuga, classificando-se assim.
Classificador de dispersão: O material é disperso e espalhado na área de dispersão e depois entra na área de classificação.
Modificação superficial (ativação) do talco e sua aplicação em plásticos e revestimentos
O talco é um silicato hidratado com fórmula química 3MgO·4SiO2·H2O. O seu formato de cristal pode ser em flocos, folhas, agulhas e blocos.
A estrutura do talco puro consiste numa camada de brucite (hidróxido de magnésio, MgO·H2O) comprimida entre duas camadas de sílica, com as camadas empilhadas uma sobre a outra e camadas adjacentes de talco ligadas por fracas forças de van der Waals. Quando o cisalhamento é aplicado, as camadas podem deslizar facilmente umas contra as outras.
O talco é inerte à maioria dos reagentes químicos, não se decompõe quando em contacto com ácidos, é um mau condutor de eletricidade, tem baixa condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico, e não se decompõe quando aquecido a 900ºC.
Estas excelentes propriedades do talco tornam-no um bom enchimento e são amplamente utilizados nas áreas de plásticos e revestimentos, mas a superfície hidrofílica do talco limita a sua aplicação em algumas áreas hidrofóbicas. Para melhorar ainda mais o seu desempenho e ampliar as suas áreas de aplicação, é necessária a modificação da superfície.
1. Métodos de modificação de superfície e modificadores normalmente utilizados para o talco
(1) Modificadores de superfície normalmente utilizados para talco
Para tornar o talco melhor ligado aos polímeros, existem dois tipos principais de modificadores utilizados atualmente para a modificação:
Agentes de acoplamento: principalmente titanatos, aluminatos, silanos e ácidos esteáricos. Os titanos são mais comumente usados. A sua estrutura molecular é R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n, onde R´O- pode reagir com a estrutura química da superfície da carga, R é um grupo emaranhado de cadeia longa com uma estrutura gordurosa ou aromática, que pode melhorar a compatibilidade entre o polímero e o enchimento, e Y é um grupo reativo ativo que pode reticular ou ligar-se no sistema de enchimento de polímero.
Tensoativos: principalmente dodecilbenzeno sulfonato de sódio, dodecil sulfonato de sódio, brometo de dodeciltrimetilamónio, cloreto de dodeciltrimetilamónio, olefina sulfonato de sódio, etc., que têm o mesmo efeito que os agentes de acoplamento na melhoria da compatibilidade entre polímeros e cargas, mas o seu mecanismo de ligação à superfície da carga é diferente da dos agentes de acoplamento.
(2) Métodos de modificação da superfície do pó de talco
Modificação do revestimento superficial: Cobrir a superfície das partículas com tensioactivos para conferir novas propriedades às partículas é um método comum nos dias de hoje.
Método mecanoquímico: Um método de modificação que utiliza esmagamento, fricção e outros métodos para aumentar a atividade superficial. Este método consiste em esmagar e esfregar partículas relativamente grandes para as tornar mais pequenas.
Modificação externa do filme: Um método de revestir uniformemente uma camada de polímero na superfície das partículas para alterar as propriedades superficiais das partículas. Para o pó de talco, pode ser primeiro triturado e ativado, depois adsorvido com tensioativos sob certas condições e depois adsorvido com monómeros através de tensioativos e, finalmente, os monómeros sofrem polimerização para obter o efeito de revestimento superficial.
Modificação ativa local: Utilize reações químicas para formar diferentes grupos funcionais na superfície das partículas para atingir o objetivo de modificação da superfície.
Modificação de superfície de alta energia: Utilize descarga de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Este método utiliza a enorme energia gerada por descargas de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Melhore a compatibilidade de partículas e polímeros.
Modificação da reação de precipitação: modificação utilizando reação de precipitação. Este método utiliza o efeito de precipitação para revestir a superfície das partículas de forma a obter o efeito de modificação.
2. Aplicação de pó de talco na zona dos plásticos
O pó de talco enche os plásticos para melhorar a rigidez, a estabilidade dimensional e a lubricidade dos produtos, evitar a fluência a alta temperatura, reduzir o desgaste nas máquinas de moldagem e fazer com que o polímero melhore a dureza e a resistência à fluência através do enchimento, enquanto a resistência ao impacto permanece basicamente inalterada. Se for manuseado adequadamente, pode melhorar a resistência ao choque térmico dos polímeros, melhorar o encolhimento da moldagem dos plásticos, o módulo elástico de flexão e a resistência ao escoamento à tração dos produtos.
Aplicação em materiais PP: Esta aplicação é a mais estudada e a mais utilizada. É agora amplamente utilizado em peças automóveis, tais como pára-choques automóveis, peças periféricas de motores, peças de ar condicionado, painéis, faróis, chassis, pedais e outras peças.
Aplicação em automóveis: Os materiais PP possuem uma vasta gama de fontes, baixa densidade e podem ser modificados para melhorar as suas propriedades físicas e químicas. Pode reduzir custos, reduzir o peso e reduzir o consumo de combustível sem reduzir as propriedades mecânicas. Por exemplo, o ventilador de arrefecimento automóvel injetado com materiais PP preenchidos com pó de talco não só é leve e com baixo ruído, como também melhora a eficiência do arrefecimento.
23 campos de aplicação do caulino
(1) Indústria cerâmica
A indústria cerâmica é a primeira indústria a utilizar caulino e a indústria com maior quantidade de caulino. A quantidade geral é de 20% a 30% da fórmula. O papel do caulino na cerâmica é introduzir Al2O3, o que pode melhorar a sua estabilidade química e resistência à sinterização.
(2) Borracha
O enchimento de caulino na mistura coloidal de borracha pode aumentar a estabilidade química, a resistência ao desgaste e a resistência mecânica da borracha, prolongar o tempo de endurecimento e melhorar as propriedades reológicas, as propriedades de mistura e as propriedades de vulcanização da borracha, aumentar a viscosidade do produto não vulcanizado , e evitar que se afunde, desmorone, flacidez, deformação, tubos planos, etc.
(3) Pigmentos de tinta
O caulino tem sido utilizado como carga para tintas e vernizes desde há muito tempo devido à sua cor branca, baixo preço, boa fluidez, propriedades químicas estáveis e grande capacidade de troca catiónica superficial.
(4) Materiais refractários
O caulino tem boas propriedades refratárias e é frequentemente utilizado para produzir produtos refratários.
(5) Catalisadores
O caulino pode ser utilizado diretamente ou após modificação ácida ou alcalina como matriz catalítica, ou pode ser sintetizado em peneiras moleculares ou catalisadores contendo peneiras moleculares do tipo Y através da tecnologia de cristalização in-situ.
(6) Materiais do cabo
A produção de cabos de elevado isolamento requer a adição de quantidades excessivas de melhoradores de desempenho elétrico.
(7) Campo de lubrificação
O caulino apresenta uma estrutura em camadas e partículas de pequeno tamanho, o que lhe confere uma boa lubricidade.
(8) Tratamento de águas residuais de metais pesados
O caulino possui reservas abundantes, amplas fontes e preços baixos. A sua estrutura bidimensional natural em camadas proporciona uma grande área superficial específica e um bom desempenho de adsorção.
(9) Utilização de recursos secundários
O caulino modificado é também utilizado na área de utilização de recursos secundários para recuperar iões metálicos.
(10) Tratamento de produtos petrolíferos degradados
Atualmente, o método mais utilizado para tratar produtos petrolíferos degradados é a regeneração por adsorção, que é feita principalmente de adsorventes de sílica-alumina feitos de bentonite processada, caulino, etc.
(11) Materiais de armazenamento térmico de mudança de fase de construção
Utilizando dimetilsulfóxido (DMSO) como agente de intercalação, o caulino à base de carvão foi intercalado e modificado pelo método de intercalação por fusão, e o caulino intercalado foi utilizado como matriz.
(12) Materiais de armazenamento de energia solar
Utilizando caulino e estearato de sódio como matéria-prima, é preparado um novo tipo de material de armazenamento de calor com mudança de fase de caulino/estearato de sódio.
(13) Peneiras moleculares
O caulino é abundante em reservas, tem um preço barato e tem um elevado teor de alumínio-silício, o que o torna uma boa matéria-prima para a preparação de peneiras moleculares.
(14) Materiais de intercalação orgânica de caulinita
O método de intercalação envolve geralmente a inserção de moléculas orgânicas ou polímeros em camadas em materiais inorgânicos em camadas para preparar materiais compósitos de intercalação.
(15) Nanomateriais
Devido ao seu tamanho especial, os nanomateriais têm muitas propriedades únicas, como a proteção contra os raios ultravioleta e as ondas eletromagnéticas, e são utilizados nas indústrias militar, de comunicação, de informática e outras; adicionar nanoargila no processo de produção de bebedouros e frigoríficos tem efeitos antibacterianos e desinfetantes; adicionar nanoargila na produção de cerâmica pode aumentar a resistência da cerâmica em 50 vezes e pode ser utilizada no fabrico de peças de motores.
(16) Preparação de fibra de vidro
O caulino é uma importante matéria-prima para a preparação de fibra de vidro, fornecendo Al2O3 e SiO2 para a fibra de vidro.
(17) Materiais de sílica mesoporosa
Os materiais mesoporosos são materiais com tamanhos de poros de 2 a 50 nm. Possuem grande porosidade, capacidade de adsorção e área superficial específica.
(18) Materiais hemostáticos
A hemorragia descontrolada após trauma é a principal causa de elevada mortalidade. Com base na capacidade do agente hemostático natural daizheshi para controlar a hemorragia, foi sintetizado com sucesso um novo tipo de material compósito nanoargila de óxido de ferro/caulim.
(19) Transportador de droga
O caulino é um cristal em camadas 1:1 com um arranjo compacto e uniforme e uma grande área superficial específica. É frequentemente utilizado como material de libertação sustentada.
(20) Material antibacteriano
(21) Engenharia de tecidos
Utilizando caulino como aglutinante, uma estrutura tridimensional de MBG com excelente resistência mecânica, capacidade de mineralização e boa resposta celular foi preparada com sucesso utilizando um método de modelo de espuma de poliuretano (PU) modificado.
(22) Cosméticos
O caulino pode ser utilizado como aditivo em cosméticos para aumentar a absorção de óleo e água, aumentar a afinidade dos cosméticos com a pele e melhorar a função hidratante.
(23) Aplicação de caulino na indústria de fabrico de papel
Na indústria de fabrico de papel, o mercado internacional de caulino é relativamente próspero e o seu volume de vendas excede o da cerâmica, borracha, tintas, plásticos, materiais refractários e outras indústrias.
Modificação de superfície de materiais de ânodo de grafite
A grafite é o primeiro material de elétrodo negativo para baterias de iões de lítio a ser aplicado comercialmente. Após três décadas de desenvolvimento, o grafite é ainda o material de elétrodo negativo mais fiável e amplamente utilizado.
A grafite apresenta uma boa estrutura em camadas, com átomos de carbono dispostos de forma hexagonal e que se estendem numa direção bidimensional. Como material de elétrodo negativo para baterias de iões de lítio, o grafite tem uma elevada seletividade para eletrólitos, baixo desempenho de carga e descarga de alta corrente e, durante o primeiro processo de carga e descarga, os iões de lítio solvatados serão inseridos nas camadas intermédias de grafite, reduzidos e decompostos para produzem novas substâncias, provocando a expansão de volume, o que pode levar diretamente ao colapso da camada de grafite e deteriorar o desempenho do ciclo do elétrodo. Assim, é necessário modificar a grafite para melhorar a sua capacidade específica reversível, melhorar a qualidade do filme SEI, aumentar a compatibilidade da grafite com o eletrólito e melhorar o desempenho do seu ciclo. Atualmente, a modificação da superfície dos elétrodos negativos de grafite divide-se principalmente em moagem mecânica de esferas, tratamento de oxidação e halogenação de superfícies, revestimento de superfícies, dopagem de elementos e outros meios.
Método mecânico de moagem de bolas
O método mecânico de moagem de bolas consiste em alterar a estrutura e a morfologia da superfície do elétrodo negativo de grafite por meios físicos para aumentar a área de superfície e a área de contacto, melhorando assim a eficiência de armazenamento e libertação de iões de lítio.
1.º Reduzir o tamanho das partículas: A moagem mecânica de bolas pode reduzir significativamente o tamanho das partículas de grafite, de modo a que o material do elétrodo negativo de grafite tenha uma maior área de superfície específica. O tamanho de partícula mais pequeno conduz à rápida difusão dos iões de lítio e melhora o desempenho da taxa da bateria.
2.º Introduzir novas fases: Durante o processo de moagem de bolas, as partículas de grafite podem sofrer mudanças de fase devido a forças mecânicas, como a introdução de novas fases, como as fases romboédricas.
3.º Aumentar a porosidade: A moagem de bolas também produzirá um grande número de microporos e defeitos na superfície das partículas de grafite. Estas estruturas de poros podem servir como canais rápidos para os iões de lítio, melhorando a taxa de difusão dos iões de lítio e a eficiência de carga e descarga da bateria.
4.º Melhorar a condutividade: Embora a moagem mecânica de bolas em si não altere diretamente a condutividade da grafite, ao reduzir o tamanho da partícula e introduzir uma estrutura de poros, o contacto entre o elétrodo negativo de grafite e o eletrólito pode ser mais suficiente , melhorando assim a condutividade e o desempenho eletroquímico da bateria.
Tratamento de oxidação e halogenação de superfície
O tratamento de oxidação e halogenação pode melhorar as propriedades químicas interfaciais dos materiais de elétrodo negativo de grafite.
1. Oxidação de superfície
A oxidação superficial inclui geralmente a oxidação em fase gasosa e a oxidação em fase líquida.
2. Halogenação de superfície
Através do tratamento de halogenação, é formada uma estrutura CF na superfície do grafite natural, o que pode aumentar a estabilidade estrutural do grafite e evitar que os flocos de grafite caiam durante o ciclo.
Revestimento de superfície
A modificação do revestimento superficial de materiais de elétrodo negativo de grafite inclui principalmente o revestimento de material de carbono, metal ou não metálico e o seu revestimento de óxido e revestimento de polímero. O objetivo de melhorar a capacidade específica reversível, a eficiência do primeiro coulomb, o desempenho do ciclo e o desempenho de carga e descarga de alta corrente do elétrodo é alcançado através do revestimento superficial.
1. Revestimento de material de carbono
Uma camada de carbono amorfo é revestida na camada exterior de grafite para fazer um material compósito C/C com uma estrutura "core-shell", de modo a que o carbono amorfo entre em contacto com o solvente, evite o contacto direto entre o solvente e a grafite, e evita a esfoliação da camada de grafite provocada pela co-incorporação das moléculas do solvente.
2.º Metal ou não metal e o seu revestimento de óxido
O metal e o seu revestimento de óxido são obtidos principalmente pela deposição de uma camada de metal ou óxido metálico na superfície do grafite. O metal de revestimento pode aumentar o coeficiente de difusão dos iões de lítio no material e melhorar o desempenho da taxa do elétrodo.
O revestimento de óxido não metálico, como o Al2O3, Al2O3 amorfo que reveste a superfície de grafite pode melhorar a molhabilidade do eletrólito, reduzir a resistência à difusão dos iões de lítio e inibir eficazmente o crescimento dos dendritos de lítio, melhorando assim as propriedades eletroquímicas dos materiais de grafite.
3. Revestimento de polímero
Os óxidos inorgânicos ou revestimentos metálicos são frágeis, difíceis de revestir uniformemente e facilmente danificados. Estudos demonstraram que a grafite revestida com sais de ácidos orgânicos contendo ligações duplas carbono-carbono é mais eficaz na melhoria do desempenho eletroquímico.