粉體分散是指粉體顆粒在介質中分離散開并在整個介質中均勻分布的過程。按照分離介質的不同，粉體的分散體系主要有兩種：粉體在氣相中分散、粉體在液相中的分散。在工業生產和科學研究過程中，保持粉體尤其是超細顆粒在不同體系中的分散具有重要意義。

粉體的分散體系

許多工業加工過程的成敗甚至完全取決于粉體顆粒能否良好分散。如對于在空氣中的固體顆粒，只有保證分散，才能通暢地輸運粉體物料；同樣，只有在充分分散狀態下，才能實 現細粉的干法分級。對于固體顆粒分散在液相中的產品，其質量和性能與顆粒的分散狀況密切相關。

在化工領域，將超細TiOz粉體分散在水或有機溶劑中以制成具有抗紫外、自清潔或 光催化等特殊功能的涂料，將某些具有特殊電磁性的超細顆粒分散在液相介質中以制成導電 漿料或磁性漿料，將納米級磨粒分散在液體中可制成高效化學機械拋光液等。這些涂料、功 能漿料、拋光液以及染料、油墨、化妝品等產品制備的基本要求是其顆粒在液相中的均勻分散。

在材料科學領域，原料粉體的均勻分散是采用膠態成型方法獲得具有較好顯微結構和性能的特種陶瓷制品的前提。微細礦粒的分選，要求它們首先在礦漿中充分分散。

納米材料的合成及利用現已成為高科技領域的熱門課題，其中的關鍵問題是如何保證納米顆粒在其合成 的各個環節和后續的應用過程中保持分散而不團聚“長大”。粉體的分散也是制備高性能復 合材料的基礎。

將無機粒子加入到某種基體中，可大大改善其性能，并可能產生一些新的特性，而粒子在基體中的均勻分散是發揮其作用的前提和保證。如把AI2O3顆粒分散到橡膠中，可提高橡膠的耐磨性和介電性；AI2O3顆粒加入到玻璃中，可明顯改善玻璃的脆性；在紡織原料中加入具有特殊性質的超微顆粒，可以制造出具有特殊的抗紫外線、吸收可見光和紅外 線、防靜電、抗菌除臭等功能性的新型織物。另外，在粉體的測試中，如果粉體試樣沒有充分分散，即便使用很精密的儀器，也難以得到精確的測量結果。粉體分散的重要性已深入到 冶金、化工、食品、醫藥、涂料、造紙、建筑及材料等領域。

粉體在空氣中的分散

顆粒的分散與凝聚是顆粒群中粒子存在的兩種不同狀態，也是顆粒，尤其是細粒、超細粒在介質中兩個方向相反的基本行為。顆粒彼此互不相干，能自由運動的狀態稱為分散；互相黏附，聯結成聚集體的狀態稱為凝聚。超細顆粒，特別是微米或納米級顆粒，在空氣中極 易黏結成團，發生凝聚，這種現象給超細粉體的加工帶來極為不利的影響。分級、粒度測量、混合及儲運等作業的進行，在很大程度上都依賴于顆粒的分散程度。

一、空氣中顆粒凝聚作用力

空氣中造成顆粒凝聚的根源是粒間吸引力，有以下幾種。

1.分子作用力（范德華力）

范德華力是分子間的一種短程吸引力，與分子間距離的7次方成反比，作用距離極短， 約1 nm。但對于由大量分子集合體構成的體系，因為存在著多個分子的綜合相互作用，隨著 顆粒間距離的增大，其分子作用力的衰減程度明顯變緩，顆粒間分子作用力的有效間距可達50nm,因此是長程力。

2.顆粒間的靜電作用力

在干空氣中大多數顆粒帶有自然荷電。荷電的途徑有三個∶①顆粒在其生產過程中荷電，例如電解法或噴霧法可使顆粒帶電，在干法研磨過程中顆粒靠表面摩擦而帶電。②與荷電表面接觸可使顆粒接觸荷電。③氣態離子的擴散作用是顆粒帶電的主要途徑，氣態離子由電暈放電、放射性、宇宙線、光電離及火焰的電離作用產生。顆粒獲得的最大電荷量受限于其周圍介質的擊穿強度，在干空氣中約為1.7×10°電子/cm2，但實際觀測的數值往往要低得多。氣體中粒子間靜電力主要來源于電位差、庫侖力和鏡像力。

3.液橋力

當空氣的相對濕度超過65%時，水蒸氣開始在 顆粒表面及顆粒間凝集，顆粒間因形成液橋而大大 增強了黏結力。這是由于蒸氣壓的不同和顆粒表面 不飽和力場的作用，大氣中的水因凝結或吸附在粒 子表面，形成了水化膜。其厚度視粒子表面的親水 程度和空氣的濕度而定。親水性越強，濕度越大， 則水屜厚。當表面水多到粒子接觸點處形成透鏡 狀或穌狀的液相時，開始產生液橋力，加速顆粒的聚 集。在上述情況下，粒間液相還互不連接，此種狀態稱為擺動狀態。隨液體的增多，還可形成多種不同狀態。

濕物料粒間液相狀態

4.固體橋

顆粒材料經燒結、熔融或再結晶，顆粒間可形成固體橋，也是顆粒聚集的重要因素。但 通常難以計算，而是靠實驗測得。由此可見，在一般情況下，前三種力對粒子在空氣中的凝聚行為是最為重要的。

粉體在液體中的分散

根據液相介質的不同，粉體在液體中的分散體系可分為水相體系和非水相體系。固體顆粒在液體中的分散過程，本質上受兩種基本作用支配，即固體顆粒與液體的相互作用——濕（immersion）及在液體中固體顆粒之間的相互作用。

顆粒在液面的漂浮受力狀況

粉體分散的評價方法

1.顯微鏡法

將分散前后的粉體在同樣條件下按相同的方法制備樣品，采用相對應的各種顯微鏡進行 觀測、拍照，以比較分散性的好壞。

2.黏度測量法

當懸浮液流動時，介質本身、介質和固體顆粒之間、固體顆粒之間都會產生相互作用， 導致懸浮液黏度的變化。以水為介質時，介質和固體顆粒及固體顆粒之間的作用成為影響黏 度變化的主要因素。懸浮液的流變學性質（黏度）可用以評價固體顆粒懸浮液分散和穩定性的好壞。

3.沉降法

用重力沉降法對分散效率進行初步篩選簡單易行。

如果粉體分散得不好，那么顆粒就會因隨機接觸而附著形成較大的團聚體，在進一步的 沉降過程中，較小的顆粒被沉降更快的較大的顆粒所夾帶一起下沉，結果是使懸浮液的下部 為不透明的顆粒沉積相，其間為一突變的澄清界面使固液分開；相反，假定分散體沒有絮凝， 結果是較大的顆粒快速沉降，上部留下較小的顆粒.其沉降速度慢得多，這就導致顆粒懸浮 體的上層有一定程度的濁度。因此，根據靜置過程中粉體水懸浮液上層的外觀為基礎可用以 判斷分散穩定性的好壞。此外，測量澄清界面向下移動速度；或在相同時間里.從固定位置 抽取定容懸浮液，測量其粒子濃度；還可測量沉積物體積變化等，用這些方法都能評價其粉 體的分散性。

4.粒度分布測量法

在同樣預處理條件下，在相同的儀器上測定懸浮液中固體顆粒的粒度分布，一般來說, 分散后體系中細顆粒的個數增加，粒度分布變窄

5.分光光度法

將分散與否的懸浮液，經過離心沉降或重力沉降等手段相同處理后，吸取上層清液，在分光光度計上測定一定波長入射光下的透光度或吸光度的大小來評價懸浮液的分散性。

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