隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)超細(xì)粉的性能提出了越來(lái)越多的要求，例如要求超細(xì)粉體必須具有良好的分散性，與其它物料混合使用時(shí)要求具有良好的相容性，為此，超細(xì)粉體工作者又投入大量精力開(kāi)展超細(xì)粉體的表面改性研究，并逐漸形成超細(xì)粉體技術(shù)的另一分支--表面科學(xué)技術(shù)。超細(xì)粉體表面技術(shù)研究包括表面改性劑的研究和表面改性技術(shù)及改性設(shè)備的研究。

粉體由于其自身性質(zhì)及加工方法的不同其表面的物理、化學(xué)性能各異。采用物理或化學(xué)的方法對(duì)粉體進(jìn)行表面處理有目的地改變其表面物理化學(xué)性質(zhì)滿(mǎn)足特定使用要求的工藝稱(chēng)為粉體表面改性。表面改性的方法很多分類(lèi)方法依分析問(wèn)題的角度不同而異。

▲粉體改性的目的

小石真純提出基于改性工藝性質(zhì)的分類(lèi)方法有其獨(dú)特之處，他將粉體表面改性方法分為6類(lèi)即：①表面覆蓋改性。利用表面活性劑使高分子、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物等覆蓋于粉體表面達(dá)到表面改性；②表面化學(xué)改性。利用表面改性劑與粉體表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附的方式完成使其表面產(chǎn)生新的機(jī)能；③機(jī)械化學(xué)法改性。通過(guò)粉碎、磨碎、摩擦等方法增強(qiáng)粒子的表面活性具有強(qiáng)活性的粉體表面與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著達(dá)到表面改性的目的；④膠囊式改性。在粉體表面包上一層或多層均勻的其它物質(zhì)的薄膜使粉體的表面特性發(fā)生改變；⑤高能處理改性。利用電暈放電、紫外線(xiàn)、等離子束等對(duì)粉體進(jìn)行表面改性；⑥沉淀反應(yīng)改性。利用化學(xué)反應(yīng)并將生成物沉積在粉體表面形成一層或多層改性層的方法。

▲粉體改性方法

其中機(jī)械力化學(xué)改性是指通過(guò)粉碎、磨碎、摩擦等方法增強(qiáng)粒子的表面活性，使具有強(qiáng)活性的粉體表面與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著，達(dá)到表面改性的目的。高能機(jī)械力作用不僅會(huì)使礦物的物理結(jié)構(gòu)以及結(jié)晶狀態(tài)發(fā)生變化，還會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂、不飽和基團(tuán)、自由離子和電子的生成，產(chǎn)生新的晶格缺陷，最終誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)。機(jī)械化學(xué)的應(yīng)用研究成果為粉體的表面改性提供了新方法即可在使粉體超細(xì)化的同時(shí)達(dá)到表面改性之目的，具有工藝簡(jiǎn)潔、產(chǎn)品改性效果良好及生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

1、濕法機(jī)械力化學(xué)表面改性

濕法機(jī)械力化學(xué)表面改性是指被改性粉體與改性劑在固液兩相環(huán)境下，受到研磨介質(zhì)的高速?zèng)_擊、剪切、擠壓等作用，粉體表面在粉碎的同時(shí)被活化，進(jìn)而與改性劑發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)表面改性的目的。改性完成后，通過(guò)固液分離、干燥等工藝獲得改性粉體。濕法機(jī)械力化學(xué)表面改性通常由球磨機(jī)、攪拌磨、振動(dòng)磨等來(lái)完成，其中以攪拌磨使用較為普遍。

濕法工藝具有表面改性劑分散好、表面包覆均勻等特點(diǎn)，適合最終產(chǎn)品以漿液形式使用的場(chǎng)合，或者前段為濕法制粉工藝而后段又需要干燥的場(chǎng)合。但產(chǎn)品如需制成干粉，還要進(jìn)行固液分離、干燥等處理，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜。在濕法工藝中，表面改性劑除了賦予粉體特殊功能外，同時(shí)可以起到助磨劑的作用，使粉體的流動(dòng)性得到改善，從而提高粉碎效率。

2、干法機(jī)械力化學(xué)表面改性

干法機(jī)械力化學(xué)表面改性在單一固相環(huán)境下進(jìn)行的。與濕法改性相比，干法改性具有效率高、產(chǎn)量大、無(wú)污染等特點(diǎn)。

干法工藝中表面改性劑的分散和表面包覆的均勻性在很大程度上取決于表面改性設(shè)備，但目前專(zhuān)用改性設(shè)備少，通常由混合設(shè)備或粉碎設(shè)備改造而成，如高能球磨機(jī)、振動(dòng)磨等。干法表面改性工藝簡(jiǎn)單，適用于各種有機(jī)表面改性劑，特別是非水溶性的表面改性劑。在干法改性工藝中，主要工藝參數(shù)是改性溫度、粉體與表面改性劑的作用時(shí)間等。

近些年來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注利用氣流粉碎機(jī)對(duì)粉體進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)表面改性的研究。與其它粉碎設(shè)備相比，氣流粉碎機(jī)具有粉碎效率高、能耗低、磨損小、無(wú)污染產(chǎn)品粒度分布窄等突出優(yōu)點(diǎn)，可用于粉碎高硬度的物料，因此以氣流粉碎機(jī)為主要設(shè)備的氣流粉碎一表面改性一體化工藝得到了快速發(fā)展。

3、氣流粉碎一表面改性一體化工藝

氣流粉碎一表面改性一體化工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)一體化工藝)利用氣流磨的高湍流作用，在對(duì)粉體進(jìn)行超細(xì)粉碎的同時(shí)完成對(duì)粉體的表面活化改性，可以有效克服氣流粉碎和表面改性2種工藝單獨(dú)完成時(shí)改性劑與粉體表面親和性差、附著作用弱且不均勻的缺點(diǎn)。一體化工藝過(guò)程中，一方面粉體在機(jī)械力的作用下產(chǎn)生具有高活性的新鮮表面，使改性劑能更有效地覆蓋在粉體表面，達(dá)到表面改性的目的；另一方面，在改性劑的作用下，粉體表面自由能大大降低，結(jié)果使粉碎效率得到提高。一體化工藝把超細(xì)粉碎和表面改性結(jié)合在一起，兩者相互促進(jìn)，可降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

▲高溫氣流粉碎+改性工藝：高溫氣流磨/高溫氣流粉碎改性（點(diǎn)擊圖片查看設(shè)備詳情）

4、機(jī)械力化學(xué)的表征

為確切知道某個(gè)體系的物質(zhì)在機(jī)械力作用下發(fā)生了何種變化、就必須有相應(yīng)的檢測(cè)方法。有關(guān)機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的檢測(cè)方法很多，概括起來(lái)見(jiàn)下表。

參考來(lái)源：

1、機(jī)械化學(xué)法粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；江蘇石油化工學(xué)院機(jī)械工程系；劉雪東，卓震等著。

2、機(jī)械力化學(xué)法制備功能型礦物材料的研究進(jìn)展；遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；馬天，劉春琦，李釗，代淑娟，郭小飛，王倩倩，趙通林等著。

3、機(jī)械力化學(xué)及其發(fā)展趨勢(shì)；江西理工大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院；尹艷紅，朱應(yīng)祿等著。

4、機(jī)械力化學(xué)法制備改性超細(xì)粉體的研究進(jìn)展；河南大學(xué)；蘇小莉，曹智張治軍等著。

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