Индустрия неорганических порошков переживает стратегическую трансформацию, переходя от масштабного расширения к развитию, основанному на инновациях. В этом процессе технология модификации поверхности служит критически важным звеном между производством порошков и конечными приложениями. Благодаря точному контролю ключевых показателей, таких как совместимость интерфейса и стабильность дисперсии, она перестраивает цепочку создания стоимости неорганических порошков. Это превращает их из базового сырья в индивидуальные решения.
1. Пять причин модификации поверхности порошка
1.1 Улучшение совместимости порошков и субстратов
В композитных материалах на основе полимеров, таких как пластики, резины и клеи, неорганические минеральные наполнители незаменимы. Это связано с их экономической эффективностью и функциональной универсальностью. Однако присущая неорганическим порошкам высокая поверхностная энергия и низкая полярность органических полимеров создают значительные несоответствия интерфейса. Эта несовместимость препятствует равномерному распределению и эффективному связыванию внутри матрицы, что приводит к структурным проблемам, таким как механическое ослабление и концентрация напряжений в композитных материалах.
Технология модификации поверхности решает эту проблему посредством проектирования интерфейса. Используя такие методы, как прививочное соединение и органическое покрытие, можно регулировать смачиваемость поверхности порошка. Это снижает градиент полярности с полимерной матрицей. Это облегчает химическую связь или физическое закрепление, тем самым улучшая совместимость интерфейса с органической матрицей.
1.2 Предотвращение агломерации частиц и улучшение диспергируемости порошка
Неорганические порошки, полученные путем измельчения, часто обнажают многочисленные высокоактивные гидроксильные группы и места разрыва ионных связей из-за трещин решетки. Эти поверхностные дефекты значительно увеличивают поверхностную энергию частиц, что приводит к агломерации, вызванной силами Ван-дер-Ваальса и электростатическим притяжением. Когда немодифицированные порошки вводятся в полимерную матрицу, их агломераты могут действовать как точки концентрации напряжений. Это вызывает образование микротрещин и нарушение непрерывности композитного интерфейса, в конечном итоге снижая механические свойства материала.
Эту инженерную задачу можно эффективно решить с помощью модификации поверхностной прививки. Гидролизованные группы модификаторов, такие как силановые связующие агенты, подвергаются дегидратационной конденсации с гидроксильными группами на поверхности порошка, нейтрализуя поверхностные заряды и снижая поверхностную энергию до уровня ниже 50 мДж/м².
Кроме того, длинноцепочечные органические концы, такие как алкильные группы C18, образуют пространственный барьерный слой, который помогает порошку преодолеть запутывание полимерных цепей во время смешивания расплава. Это приводит к идеальной диспергированной структуре наполнителя. Это повышает прочность композитного материала на растяжение в 2-3 раза, сохраняя при этом скорость изменения вязкости обработки менее 15%.
1.3 Уменьшение показателя впитываемости масла порошками
Значение поглощения масла является ключевым показателем, используемым для измерения адсорбционной способности порошков. Оно существенно влияет на дисперсию порошков в композитных материалах, производительность обработки и физические и химические свойства конечного продукта. Если взять в качестве примера применение пластификаторов в пластиковых изделиях, то наполнители с высокими значениями поглощения масла могут чрезмерно поглощать пластификаторы во время обработки, что приводит к увеличению вязкости системы. Это, в свою очередь, ухудшает производительность обработки смолы и увеличивает производственные затраты.
Однако, посредством модификации поверхности, поверхностная полярность неорганических порошков может быть снижена, что снижает трение между частицами и улучшает смазывающую способность. В результате порошки становятся более плотно упакованными, увеличивая плотность упаковки и соответственно уменьшая значение поглощения масла. Такая оптимизация не только повышает эффективность обработки материала, но и помогает снизить производственные затраты и улучшить эксплуатационные характеристики конечного продукта.
1.4 Придание материалам функциональных свойств
Немодифицированные порошки обычно используются в качестве наполнителей для снижения производственных затрат в последующих приложениях, но их функциональные свойства ограничены. Когда количество добавленного порошка превышает определенное критическое значение, это может даже привести к значительному снижению эксплуатационных характеристик материала. Напротив, поверхностно-модифицированные порошки могут значительно улучшить или придать новые функциональные свойства материалам путем регулирования химического состава поверхности, изменения физической структуры или введения функциональных групп. Это не только позволяет увеличить содержание порошка в материале, но и расширяет его применение в различных областях.
1.5 Повышение энергоэффективности, безопасности и защиты окружающей среды в материалах
Технология модификации поверхности может значительно улучшить эксплуатационные характеристики материалов с точки зрения защиты окружающей среды, энергоэффективности, безопасности и здоровья за счет оптимизации характеристик интерфейса порошков. Это способствует разработке материалов в направлении более экологичных, более функциональных и интеллектуальных решений.
Например, карбонат кальция, покрытый стеаратом кальция, эффективно снижает тепло трения во время экструзии пластика, снижая потребление энергии до 30%. Смазанный и модифицированный тяжелый наполненный кальцием полипропиленовый материал сокращает цикл литья под давлением на 20% и снижает потребление энергии на единицу на 18%. Кроме того, модифицированный гидроксид алюминия, используемый в корпусах аккумуляторных батарей электромобилей, увеличивает предельный кислородный индекс (LOI) с 21% до 32%, одновременно снижая плотность дыма на 60%, что значительно повышает показатели безопасности.
2. Как провести порошковую модификацию поверхности
2.1 Используйте внутренние свойства порошка, чтобы максимально использовать его преимущества
Модификация поверхности порошков должна основываться на их внутренних свойствах. Глубокое понимание их элементного состава, кристаллической структуры, физических и химических характеристик необходимо для полной максимизации их преимуществ. Различные неорганические порошковые материалы демонстрируют различные эксплуатационные характеристики благодаря своим уникальным составам и структурам. В погоне за разработкой с высокой добавленной стоимостью необходимо согласовываться с потребностями последующих приложений, оптимизировать производительность порошков с помощью технологии модификации поверхности и улучшать функциональность для соответствия различным сценариям применения.
2.2 Решение проблем отрасли на основе рыночного спроса
С развитием отраслей промышленности, перерабатывающих предприятия, и появлением новых областей спрос на неорганические порошки смещается в сторону высокой производительности, устойчивости, функциональности и кастомизации. При внедрении модификации поверхности следует проводить углубленное исследование рынка, чтобы точно определить болевые точки и потребности клиентов, перерабатывающих предприятия. Предоставляя индивидуальные решения, компании могут помочь клиентам повысить производительность продукции и снизить производственные затраты.
2.3 Разработка новых функций и расширение областей применения
В эпоху быстрого технологического прогресса, особенно в высокотехнологичных и интеллектуальных отраслях, базовые материалы должны соответствовать все более строгим требованиям. Многие неорганические порошковые материалы все еще обладают неиспользованным функциональным потенциалом, что является ключом к расширению сфер применения и развитию промышленности. Благодаря технологии модификации поверхности эти скрытые свойства могут быть разблокированы, что способствует инновационным применениям в высокотехнологичных областях.
2.4 Создание научной системы оценки порошковой продукции
Поскольку индустрия неорганических порошков движется к высококачественной разработке, традиционные показатели тестирования (такие как активация, значение поглощения масла и размер частиц) больше недостаточны для полной оценки производительности порошка. Необходимо создать более комплексную систему оценки, включающую такие факторы, как скорость покрытия и тип модифицированных добавок на порошке, поверхностные электрические свойства и микроморфология. Кроме того, интеграция данных о реальных эксплуатационных характеристиках из последующих приложений может обеспечить косвенную оценку эффективности модификации. Более глубокое понимание характеристик порошка имеет важное значение для направления усилий по модификации в правильном направлении.
Эпический порошок предлагает полный послепродажное обслуживание система, охватывающая все: от установки и ввода в эксплуатацию оборудования до обучения эксплуатации, технического обслуживания и поддержки.
Как устоявшийся бренд в отрасли, Epic Powder Machinery стремится к клиентоориентированности, качеству и инновациям. Мы ваш надежный партнер для долгосрочного успеха.
Выбирайте Epic Powder для эффективных, энергосберегающих и экологически чистых решений по переработке порошков!
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о нашей продукции!
