功能粉體材料制備—5

1、學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求: :1 1 參加課堂教學(xué)參加課堂教學(xué)2 撰寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告撰寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告1 1篇篇, 5000, 5000字，下列二方面內(nèi)容選其一。字，下列二方面內(nèi)容選其一。1 1）粉體材料和工程的某一專(zhuān)題。）粉體材料和工程的某一專(zhuān)題。2 2）制備某一粉體材料的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)方案。）制備某一粉體材料的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)方案。第五章 分級(jí)與表面修飾 參考書(shū)目參考書(shū)目1 1 盧壽慈主編，粉體技術(shù)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，北盧壽慈主編，粉體技術(shù)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，京，20032003。2 2 李鳳生等編著，超細(xì)粉體技術(shù)，國(guó)防工業(yè)出版社，李鳳生等編著，超細(xì)粉體技術(shù)，國(guó)防工業(yè)出版社，北京，北京，20002000。

2、3 3 毋偉等編著，超細(xì)粉體表面修飾，化學(xué)工業(yè)出版社，毋偉等編著，超細(xì)粉體表面修飾，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，北京，20032003。4 4 盧壽慈主編，工業(yè)懸浮液盧壽慈主編，工業(yè)懸浮液性能，調(diào)制與加工，性能，調(diào)制與加工，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，20032003。5 5 曾凡等編著，礦物加工顆粒學(xué)（修定版），中國(guó)礦曾凡等編著，礦物加工顆粒學(xué)（修定版），中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，江蘇徐州，業(yè)大學(xué)出版社，江蘇徐州，20012001粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)粉體材料的表面修飾粉體材料的表面修飾內(nèi)容提要內(nèi)容提要第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾第一部分 粉體材料的分級(jí) 粉體材料的分級(jí)粉體材料

3、的分級(jí)第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾材材 料料 名名粒粒 度度 范范 圍圍粉末冶金粉末冶金精密陶瓷精密陶瓷電子復(fù)制調(diào)色劑電子復(fù)制調(diào)色劑電阻器，電介體，保護(hù)膜材料電阻器，電介體，保護(hù)膜材料IC底板底板(ZrSiO2,Al2O3,AlN,SiC,BeO等等)電容器電容器燒結(jié)瓷體燒結(jié)瓷體膜材料膜材料(電阻，導(dǎo)體，電介體等電阻，導(dǎo)體，電介體等)充填碳黑電子材料充填碳黑電子材料(防靜電，導(dǎo)體防靜電，導(dǎo)體)電子復(fù)制載體電子復(fù)制載體CVD、噴鍍、網(wǎng)板印刷、噴鍍、網(wǎng)板印刷(化學(xué)敏感器化學(xué)敏感器)金屬超微粒觸媒金屬超微粒觸媒磁性流體磁性流體50010101 10.10.115155 55 50.50.5101

4、00.10.15 50.050.05(500(500 ) )1 10.010.01(100(100 ) )0.10.10.010.01(100100 ) )0.10.10.010.01(100100 ) )0.80.005(50 )0.050.005(50 )0.010.001(10 )表1 新型材料所要求粉體顆粒直徑粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 對(duì)超細(xì)粉體產(chǎn)品的分級(jí)比普通產(chǎn)品的分級(jí)要困難,原因是超細(xì)粉體比表面積大、表面能及表面活性高、易團(tuán)聚結(jié)塊及附著于固體表面不易分散。對(duì)超細(xì)粉體的分級(jí)須綜合考慮以下三方面: 超細(xì)粉體的分級(jí)工藝條件; 超細(xì)粉體的分級(jí)設(shè)備; 超細(xì)

5、粉體的分散性。粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 分級(jí)技術(shù)是一門(mén)涉及機(jī)械、材料、化工以及流體力學(xué)等多學(xué)科的技術(shù)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，把粉碎產(chǎn)品按某種粒度大小或不同類(lèi)型顆粒進(jìn)行分選的操作稱(chēng)為分級(jí)。分級(jí)的方式篩分分級(jí)流體分級(jí)第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)篩分粉體材料的分級(jí)篩分 把固體顆粒置于具有一定大小孔徑或縫隙的篩面上，使通過(guò)篩孔的成為篩下料，被截留在篩面上的成為篩上料，這種分級(jí)方法稱(chēng)為篩分。 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)篩分粉體材料的分級(jí)篩分機(jī)種機(jī)種篩篩 面面 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 振幅振幅mmmm 頻率頻率次次/min/min 適用粒度適用粒

6、度mmmm 固定式固定式柵篩柵篩 25200 弧形篩弧形篩 0.30.6 運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)式式回轉(zhuǎn)篩回轉(zhuǎn)篩 1520160 搖動(dòng)篩搖動(dòng)篩 10100 603001050 旋轉(zhuǎn)篩旋轉(zhuǎn)篩 50 156001260 振動(dòng)振動(dòng) 篩篩0.81290015000.1525第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)篩分粉體材料的分級(jí)篩分HYS300實(shí)驗(yàn)室用篩粉機(jī)1、 操作簡(jiǎn)單，保養(yǎng)容易操作簡(jiǎn)單，保養(yǎng)容易2、 可快速更換網(wǎng)層，不需任何可快速更換網(wǎng)層，不需任何工具，使用網(wǎng)層數(shù)可至工具，使用網(wǎng)層數(shù)可至8層層3、 任何粉體、液體、粒體均可任何粉體、液體、粒體均可4、 篩網(wǎng)粉末不飛揚(yáng)，液體不亂篩網(wǎng)粉末不飛揚(yáng)，液體不亂噴，

7、粒體不跳噴，粒體不跳5、 使用目數(shù)使用目數(shù)3.5目至目至400目。目。 為了說(shuō)明篩分質(zhì)量，引入了篩分效率的概念，即篩下料與總?cè)牒Y料質(zhì)量的百分比。篩分效率與顆粒與篩面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，料層的厚薄,篩孔形狀和有效面積比，物料顆粒的大小分布規(guī)律和顆粒形狀，過(guò)細(xì)顆粒的含量以及物料含水率等有關(guān)。工業(yè)上實(shí)際操作的平均篩分效率約為70%80%。第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)篩分粉體材料的分級(jí)篩分第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)流體分級(jí)粉體材料的分級(jí)流體分級(jí) 篩分作業(yè)要受篩網(wǎng)制作的限制，其篩分粒徑下限為37m。即使是37m以上100m以下的篩分作業(yè)，其處理量少時(shí)準(zhǔn)確程度也不可靠，因此，

8、對(duì)于100m以下的物料，則要根據(jù)不同粒徑顆粒在流體（通常是氣體）中受到離心力、重力、慣性力等的作用而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒的分級(jí)。如果利用的流體是空氣時(shí)如果利用的流體是空氣時(shí)稱(chēng)干式分級(jí)，利用水時(shí)則稱(chēng)為濕式分級(jí)。稱(chēng)干式分級(jí)，利用水時(shí)則稱(chēng)為濕式分級(jí)。 機(jī)種機(jī)種分級(jí)原理分級(jí)原理靜靜態(tài)態(tài)重力分級(jí)重力分級(jí) 重力場(chǎng)中不同重力場(chǎng)中不同沉降速度沉降速度 適于粗粒分級(jí)適于粗粒分級(jí)（20020002002000mm）慣性分級(jí)慣性分級(jí) 不同粒徑顆粒的不同粒徑顆粒的慣性不同，形成慣性不同，形成不同的運(yùn)動(dòng)軌跡不同的運(yùn)動(dòng)軌跡 不需動(dòng)力，適于較大的顆粒不需動(dòng)力，適于較大的顆粒(10250(10250m)m

9、)，較大的處理，較大的處理能力，不適于精密分級(jí)能力，不適于精密分級(jí) 離心分級(jí)離心分級(jí) 旋風(fēng)式、旋風(fēng)式、 DS式式 比較細(xì)的分級(jí)（比較細(xì)的分級(jí)（550m），），不適于高濃度，精密分級(jí)不適于高濃度，精密分級(jí)其它其它 射流式射流式 噴射射流可以使粉體得到良好噴射射流可以使粉體得到良好的預(yù)分散，分級(jí)效率及分級(jí)精的預(yù)分散，分級(jí)效率及分級(jí)精度高，可獲得多級(jí)產(chǎn)品度高，可獲得多級(jí)產(chǎn)品 動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分級(jí)室回轉(zhuǎn)型分級(jí)室回轉(zhuǎn)型 需要?jiǎng)恿Γ⒘７旨?jí)需要?jiǎng)恿?，微粒分?jí)（1100m）適于高濃度，精密分級(jí)適于高濃度，精密分級(jí) 葉片回轉(zhuǎn)型葉片回轉(zhuǎn)型 帶顆粒分散型帶顆粒分散型 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料

10、的分級(jí)干式超細(xì)分級(jí) 現(xiàn)在主要的干式超細(xì)分級(jí)設(shè)備大多采用離心或慣性力場(chǎng)的空氣分級(jí)機(jī)，其原理在于根據(jù)顆粒的比重、粒度和和形狀在空氣中所受重力和介質(zhì)阻力的不同，因而具有不同的沉降末速來(lái)進(jìn)行的。超細(xì)顆粒分級(jí)的關(guān)鍵一環(huán)是顆粒的分散，在干式分級(jí)中，利用氣流的急劇加速，使大小顆粒所受到的作用力不同而使得團(tuán)聚的顆粒分散，或者利用剪切流場(chǎng)的速度差使粉料分散，也有采用障礙物的沖擊而達(dá)到分散的目的。 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)干式超細(xì)分級(jí) 干式精細(xì)分級(jí)機(jī)大多是伴隨高速機(jī)械沖擊式超細(xì)磨和氣流磨，尤其是對(duì)噴式流化床氣流磨的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)而發(fā)展起來(lái)的。因此，目前占主導(dǎo)地位的幾種干式精細(xì)分級(jí)機(jī)

11、是日本的MS、MSS和德國(guó)的ATP單輪或多輪渦輪式分級(jí)機(jī)。國(guó)內(nèi)的干式精細(xì)分級(jí)機(jī)也大多是在上述分級(jí)機(jī)的基礎(chǔ)上仿制或發(fā)展的。其中MS的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d1010-6 m 左右，MSS和ATP型的分級(jí)產(chǎn)品可達(dá)d510-6 m左右。干式氣流分級(jí)機(jī)示意圖分級(jí)器切割粒徑可由下式確定：其中：p 原料密度空氣密度 K常數(shù)導(dǎo)向葉片角度 流體粘度Vi 二次空氣入口速度r 半徑R分級(jí)板半徑S二次空氣入口斷面積h 分級(jí)空高度分級(jí)系統(tǒng)圖氣旋分級(jí)工作原理第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)干式超細(xì)分級(jí)BFBF空氣分級(jí)機(jī)空氣分級(jí)機(jī) 通用型空氣分級(jí)機(jī)。采用通用型空氣分級(jí)機(jī)。采用國(guó)際上先進(jìn)的渦輪分篩理國(guó)

12、際上先進(jìn)的渦輪分篩理論：旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子造成的論：旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子造成的離心力與空氣所形成的向離心力與空氣所形成的向心力之間的平衡，改變渦心力之間的平衡，改變渦輪轉(zhuǎn)速（或串聯(lián)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（或串聯(lián)的風(fēng)機(jī)風(fēng)量）即可達(dá)到細(xì)度的調(diào)節(jié)。量）即可達(dá)到細(xì)度的調(diào)節(jié)。第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)干式超細(xì)分級(jí)干式物料空氣級(jí)機(jī)采用國(guó)際上先進(jìn)的渦輪采用國(guó)際上先進(jìn)的渦輪分級(jí)原理和結(jié)構(gòu)。分級(jí)分級(jí)原理和結(jié)構(gòu)。分級(jí)輪可靠，產(chǎn)品粒度分布輪可靠，產(chǎn)品粒度分布范圍窄，而且整機(jī)結(jié)構(gòu)范圍窄，而且整機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、分級(jí)可靠，經(jīng)久先進(jìn)、分級(jí)可靠，經(jīng)久耐用。耐用。 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾應(yīng)用舉例垂直流型重力分

13、級(jí)器垂直流型重力分級(jí)器垂直型重力分級(jí)器垂直型重力分級(jí)器第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾有效慣性分級(jí)機(jī)有效慣性分級(jí)機(jī)(Virtual Impactor(Virtual Impactor) )Virtual ImpactorVirtual Impactor分級(jí)機(jī)分級(jí)機(jī)第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾應(yīng)用舉例射流分級(jí)機(jī)射流分級(jí)機(jī)射流分級(jí)機(jī)原理圖射流分級(jí)機(jī)原理圖第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)濕式超細(xì)分級(jí) 常用的濕式超細(xì)分級(jí)設(shè)備，主要是基于離心力沉降原理的螺旋式離心分級(jí)機(jī)和水力旋流器。水力旋流器的優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)廉、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，生產(chǎn)量大，占地面積小，筒體內(nèi)料漿停留時(shí)間短

14、，工作很快達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，分級(jí)效率高。其缺點(diǎn)是：磨損較嚴(yán)重，給料的濃度、粒度、壓力要穩(wěn)定，否則對(duì)工作指標(biāo)的影響較大。水力旋流器廣泛應(yīng)用于分級(jí)粒度為0.0030.25mm的分級(jí)作業(yè)或分級(jí)粒度小于15m的濃縮或澄清作業(yè)。 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體材料的分級(jí)粉體材料的分級(jí)濕式超細(xì)分級(jí) 濕式分級(jí)機(jī)主要有兩種類(lèi)型：一是基于重力沉降原理的水力分級(jí)機(jī)；二是基于離心力沉降原理的旋流式分級(jí)機(jī)。這類(lèi)分級(jí)機(jī)包括沉降離心機(jī)，如臥式螺旋離心分離機(jī)、小直徑水力旋流器、LS離旋器、GSDF型超細(xì)水力旋分機(jī)等機(jī)型，這是目前濕式精細(xì)分級(jí)主要采用的設(shè)備。各主要精細(xì)分級(jí)機(jī)的性能及應(yīng)用設(shè)備名稱(chēng)分級(jí)方式產(chǎn)品細(xì)度（m ）處理

15、量應(yīng)用范圍MS型微細(xì)分級(jí)機(jī)干式81505012000金屬、化工原料、材料等MSS型超細(xì)分級(jí)機(jī)干式430308000金屬、化工原料、材料等APT型超細(xì)分級(jí)機(jī)干式41805035000金屬、化工原料、材料等射流式分級(jí)機(jī)干式3150100500金屬、化工原料、材料等臥式螺旋離心分級(jí)機(jī)濕式110120M3 漿料礦物、金屬粉、填料等GSDF超細(xì)水力分級(jí)機(jī)濕式210125M3 漿料礦物、金屬粉、填料等小直徑水力旋流器濕式345150M3 漿料礦物、金屬粉、填料等應(yīng)用舉例錯(cuò)流式分級(jí)機(jī)圖1 錯(cuò)流離心分級(jí)設(shè)備示意圖 錯(cuò)流式分級(jí)機(jī)原理錯(cuò)流式分級(jí)機(jī)原理是介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向與分級(jí)是介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向與分級(jí)物料的給入方向呈夾角物料

16、的給入方向呈夾角(大多為大多為9090),),粘滯阻粘滯阻力與重力方向相反力與重力方向相反, ,此兩此兩種力確定顆粒下落的速種力確定顆粒下落的速度和時(shí)間度和時(shí)間, ,水平方向顆粒水平方向顆粒的運(yùn)動(dòng)速度確定顆粒的的運(yùn)動(dòng)速度確定顆粒的水平運(yùn)動(dòng)距離水平運(yùn)動(dòng)距離, ,粒徑不同粒徑不同, ,拋物線的軌跡不同。從拋物線的軌跡不同。從理論上分析理論上分析, ,錯(cuò)流式分級(jí)錯(cuò)流式分級(jí)機(jī)可以一次實(shí)現(xiàn)多粒級(jí)機(jī)可以一次實(shí)現(xiàn)多粒級(jí)的分級(jí)。的分級(jí)。第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾應(yīng)用舉例水力旋流器各種形式的水力旋流器結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)用舉例葉輪式水力分級(jí)機(jī)葉輪式水力分級(jí)機(jī)葉輪分級(jí)機(jī)示意圖葉輪分級(jí)機(jī)示意圖1、給料口；、給料口；2

17、、粗粒排出口；、粗粒排出口；3、細(xì)粒排出口；、細(xì)粒排出口；4、二次介質(zhì)進(jìn)、二次介質(zhì)進(jìn)口；口；5、介質(zhì)流動(dòng)方向；、介質(zhì)流動(dòng)方向；6、離心力方向；、離心力方向；7、轉(zhuǎn)子；、轉(zhuǎn)子；第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉體分級(jí)評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià) 定性評(píng)價(jià)通常所采用的儀器是顯微鏡和定性評(píng)價(jià)通常所采用的儀器是顯微鏡和電鏡。通過(guò)顯微鏡和電鏡照片可以看出分級(jí)電鏡。通過(guò)顯微鏡和電鏡照片可以看出分級(jí)后的顆粒形貌后的顆粒形貌, ,粗略地估計(jì)顆粒的粒度分布粗略地估計(jì)顆粒的粒度分布, ,以及要得到粒度范圍的顆粒是否混有其他粒以及要得到粒度范圍的顆粒是否混有其他粒度范圍的顆粒。度范圍的顆粒。粉體分級(jí)評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià) 在

18、粉體領(lǐng)域中通常用分級(jí)精度和分級(jí)效率來(lái)在粉體領(lǐng)域中通常用分級(jí)精度和分級(jí)效率來(lái)定量地評(píng)價(jià)分級(jí)效果。分級(jí)精度和分級(jí)效率的高定量地評(píng)價(jià)分級(jí)效果。分級(jí)精度和分級(jí)效率的高低直接決定該項(xiàng)分級(jí)技術(shù)是否能夠轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。低直接決定該項(xiàng)分級(jí)技術(shù)是否能夠轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。因此分級(jí)技術(shù)必須對(duì)分級(jí)效率和分級(jí)精度進(jìn)行考因此分級(jí)技術(shù)必須對(duì)分級(jí)效率和分級(jí)精度進(jìn)行考察。分級(jí)效率常用牛頓分級(jí)效率和部分分級(jí)效率察。分級(jí)效率常用牛頓分級(jí)效率和部分分級(jí)效率來(lái)衡量來(lái)衡量, ,而衡量分級(jí)精度的方法為產(chǎn)品的粒徑而衡量分級(jí)精度的方法為產(chǎn)品的粒徑(d(d5050) )、分級(jí)精度指數(shù)、分級(jí)精度指數(shù)( () )、臺(tái)拉、臺(tái)拉(Terra)(Terra)指

19、數(shù)指數(shù)(ET)(ET)、不完全度、不完全度(Imperfection,)(Imperfection,)與分級(jí)銳度與分級(jí)銳度指數(shù)指數(shù)(Si(Si) )等。分級(jí)效率的概念有牛頓分級(jí)效率、等。分級(jí)效率的概念有牛頓分級(jí)效率、理查德分級(jí)效率和部分分級(jí)效率等但以部分分理查德分級(jí)效率和部分分級(jí)效率等但以部分分級(jí)效率較為常用。級(jí)效率較為常用。第二部分 粉體材料的表面修飾 第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 粉體材料的表面修飾是粉體材料制備、加工和應(yīng)用過(guò)程中具有決定意義的關(guān)鍵技術(shù)，它又是建立在表面與膠體化學(xué)、固體物理、高分子化學(xué)與物理、有機(jī)化學(xué)、顆粒學(xué)等多種學(xué)科的科學(xué)基礎(chǔ)之上的綜合技術(shù)。按其修飾原理可分為表面物理

20、修飾和表面化學(xué)修飾兩大類(lèi)。粉體材料的表面修飾粉體材料的表面修飾第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 對(duì)粉體材料表面修飾的研究主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：研究粉體的表面特性對(duì)粉體表面特性進(jìn)行分析和評(píng)估。確定表面修飾的類(lèi)型和工藝。粉體材料的表面修飾粉體材料的表面修飾比表面積大，表面能高表面存在活性高的化學(xué)鍵表面臺(tái)階和粗糙度大，出現(xiàn)非化學(xué)平衡第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾改善或改變粉體粒子的分散性提高微粒表面活性使微粒表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)性能改善微粒與其它物質(zhì)之間的相容性表面修飾的目的表面修飾的目的第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 粉體微粒表面修飾的方法按其原理可分為表面物理修飾和表面化學(xué)修飾兩大類(lèi)

21、，按工藝則分為以下6類(lèi)：表面覆蓋修飾、局部化學(xué)修飾、機(jī)械化學(xué)修飾、外膜層修飾、高能量表面修飾和沉淀反應(yīng)表面修飾粉體材料表面修飾的方法粉體材料表面修飾的方法第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 表面物理修飾總的來(lái)說(shuō)就是通過(guò)吸附、涂敷、包覆等物理作用對(duì)微粒進(jìn)行表面改性，利用紫外線等離子射線等對(duì)粒子進(jìn)行表面改性也屬于物理修飾，表面物理修飾主要有以下2種方法：范德華力法和表面沉積法。表面物理修飾表面物理修飾第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾粉末的團(tuán)聚一般分為兩種：軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚 粉末的軟團(tuán)聚主要由于顆粒之間的范德華力和庫(kù)侖力所致，該團(tuán)聚可以通過(guò)一些化學(xué)作用或施加機(jī)械能的方法消除；粉末的硬團(tuán)聚體內(nèi)除了范德華力

22、和庫(kù)侖力外，還存在化學(xué)鍵作用，目前人們對(duì)粉末硬團(tuán)聚機(jī)理看法不一，其最具代表性的有：晶體理論、毛細(xì)管吸附理論、氫鍵作用理論和化學(xué)鍵作用理論。范德華力法防止微粒團(tuán)聚范德華力法防止微粒團(tuán)聚第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 反團(tuán)聚應(yīng)分兩步進(jìn)行:第一步,在成膠過(guò)程中,即由一次顆粒形成二次顆粒的團(tuán)聚,目前在該方面研究較少。第二步,在干燥過(guò)程前,采用一些方法控制凝膠的二次團(tuán)聚,人們?cè)谶@方面做了大量工作。采用表面活性劑對(duì)納米粉體表面進(jìn)行修飾來(lái)消除硬團(tuán)聚是目前最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用較廣泛的方法。反團(tuán)聚過(guò)程反團(tuán)聚過(guò)程第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 此法是將一種物質(zhì)沉積到微粒表面，形成與顆粒表面無(wú)化學(xué)結(jié)合的異質(zhì)包敷層，利用

23、溶膠可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)機(jī)粒子的包敷，例如：將ZnFeO3納米粒子放入TiO2溶液中，TiO2溶膠沉積到ZnFeO3納米粒子表面，這種帶有TiO2包敷層的ZnFeO3納米粒子的光催化效率被大大提高了。 表面沉積法表面沉積法第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 通過(guò)粉體微粒表面與改性劑之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，改變粉體微粒的表面結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，以達(dá)到表面改性的目的稱(chēng)為粉體微粒的表面化學(xué)修飾。該修飾法是粉體微粒獲得有效應(yīng)用的重要措施，是粉體材料研究與開(kāi)發(fā)中的基礎(chǔ)性研究課題。 表面化學(xué)修飾表面化學(xué)修飾第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 由于納米微粒比表面積很大，表面鍵態(tài)、電子態(tài)不同于顆粒內(nèi)部，表面原子配位不全導(dǎo)致懸掛鍵大量存

24、在，使這些表面原子具有很高的反應(yīng)活性，極不穩(wěn)定，很容易與其它原子結(jié)合，這就為人們利用化學(xué)反應(yīng)方法對(duì)納米微粒表面修飾改性提供了有利條件。表面化學(xué)修飾主要包括下述3種方法： 表面化學(xué)修飾表面化學(xué)修飾酯化反應(yīng)法偶聯(lián)劑法表面接枝法 利用酯化反應(yīng)對(duì)納米微粒表面修飾改性最重要的是使原來(lái)親水疏油的表面變成親油疏水的表面，這種表面功能的改性在實(shí)際應(yīng)用中十分重要。例如:為了得到表面親油疏水的納米氧化鐵，可用鐵黃FeO（OH）與高沸點(diǎn)的醇進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)200左右脫水后得到Fe2O3，在275脫水后成為Fe3O4，這時(shí)氧化鐵表面產(chǎn)生了親油疏水性，Al（OH）3用高沸點(diǎn)醇處理后，同樣可以獲得表面親油疏水性的AlO（OH）3及中間氧化鋁。 酯化反應(yīng)法 酯化反應(yīng)用的醇類(lèi)最有效的是伯醇，其次是仲醇，叔醇是無(wú)效的。實(shí)驗(yàn)證明：用醇類(lèi)與鈦白粉反應(yīng)時(shí)，要使鈦白具有較好的親油性，必須使用4以上的直鏈醇處理。當(dāng)用醇類(lèi)處理白炭黑時(shí)，白炭黑表面的酯化度越高，其憎水性越強(qiáng)。酯基易水解，且熱穩(wěn)定性差，這是主要缺點(diǎn)，但醇價(jià)格較便宜。 酯化反應(yīng)法第五章 粉體后處理分級(jí)與表面修飾 當(dāng)無(wú)機(jī)納米粒子與有機(jī)物進(jìn)行復(fù)合時(shí)，表面修飾變得十分重要。一般無(wú)機(jī)納米粒子，如Al2O3，SiO2等,表面能比較高，與表面能比較低的有機(jī)體的親和性差，兩者在相互混合時(shí)不能相容，導(dǎo)致界面上出現(xiàn)空隙。解決上述問(wèn)題可采用偶聯(lián)技術(shù)