常见表面改性设备及其基本工艺特点
2020-12-18 17:42:44
表面改性（活化）对改善粉体的性能，提高其实用价值和开拓应用领域的发展具有重要的实际意义。在塑料、橡胶、胶黏剂等高分子材料及复合材料中，非金属粉体填料，如碳酸钙、高岭土、滑石、石英、硅灰石、石棉、氢氧化镁、氢氧化铝等，必须对填料表面改性，增强其与基质的相容性、分散性和机械强度及综合性能。表面改性（活化）是填料由一般增量填料变为功能性填料所必要的加工手段之一，也是矿物填料表面改性主要的目的。矿物填料表面改性主要作用包括分散作用、降黏作用、增填作用、界面力学作用。最常用改性方法主要有表面化学改性法、包覆改性法、机械力化学改性法。涉及研究内容主要包括改性机理、改性剂、改性工艺与设备、过程控制、产品检测评价等。
常见表面改性设备介绍
表面改性设备的种类较多，有专门设计的，也有从化工、塑料、粉碎等行业沿用过来的。有些设备不仅可用于表面改性或包覆，也可用于胶囊化和球形化处理等。
一、高速搅拌混合（捏合）机
间歇式操作改性时间和温度可调性大，对不同改性剂和（复）配方的工艺适应性强很适合中小批量粉体的表面化学改性，如偶联剂特别是硅烷偶联剂改性。操作条件包括转速、温度、时间、填充率、改性剂加入方式等。缺点是改性产品易出现团聚特别是硬团聚，改性产品批次质量稳定性较差劳动强度高，粉尘污染大
二、高频振荡活化机
间歇式或连续式，有介质或无介质，加或不加改性剂。改性时间和温度可调，操作条件包括频率、振幅、流速或填充率等。很适合某些粉体的机械力化学改性，如粉煤灰、矿渣钢渣、火山灰硅灰硅砂粉、水泥和混凝土其它填料、某些催化剂等；或某些特型颗粒（如薄壁空心、片状、针状）的无损包覆，如玻璃微珠、云母、纤维水镁石、针状硅灰石等
三、气流冲击包覆（整形）机
闭环高速气流冲击循环式加工，间歇处理与计量给料联动，系统连续自动运行。系统可以通过热媒或冷媒来控制温度；时间任意可调。可以采用惰性气体作为介质。操作条件主要包括转速、处理时间、温度、气氛、气固两相流浓度。适合粉体物料（如锂电负极材料、颜料、无机填料、药品、金属粉、墨粉等）的包覆改性、胶囊化或包膜或缓释、球形化等处理。如微米颗粒的纳米化修饰，云母、碳酸钙的二氧化钛包覆，石墨的沥青化包覆或球化，药品或催化剂的缓释控制等。
四、连续表面改性（涂覆）机
主要适用于各种矿物填料的包覆改性，如碳酸钙的硬脂酸包覆等处理量大、包覆率高、助剂添加量少、自动控制、连续生产，产品质量稳定，负压输送无粉尘污染。
操作条件包括转速、处理量、固气比浓度等。利用强制涡流对物料和改性剂分散、混合以及机械力化学作用而实现改性。常见结构形式包括三转子式、单转子式、双针盘式，均源自欧洲设计对加工工艺要求高，其制作质量会影响改性效果。另外各种设备的结构虽不同，但工作原理和使用工艺条件相似，因此具体哪种设备改性效果更好有待进一步考察，我们认为，总体改性效果主要取决于系统的工艺搭配及工艺参数。
单转子式（涡流转子磨、锥形转子）
双转子式（双动力棒销磨）
改性的目的、方法、改性剂不同，工艺设备也不同，但改性的基本原则是以最少的包覆材料或成本，取得最高包覆率或改性效果。其基本工艺条件是： 1、改性剂采用稀释、乳化、喷雾添加等措施提高分散度，最好与粉体连续给料联动的连续喷雾或滴加。 2、改性剂和物料的精密计量与均匀添加和给料，保证二者配比率的瞬时精确度。 3、系统温度与时间的调控要满足改性机理或改性剂对工艺条件的要求，保证改性反应或包覆的充分性。4、设备操作条件佳。5、其它因素，如辅助配套设备打散机或分级机的使用，环境因素（温度、湿度）等。
总结
依据表面改性方法和改性剂种类和使用要求选择正确改性工艺及设备。表面改性工艺要满足改性剂的应用要求或应用条件，对改性剂分散性好，能实现改性剂在粉体表面均匀牢固包覆，工艺参数可控性好，产品质量稳定。表面改性设备操作特性也是判断其性能的优劣关键因素。