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超細鋯粉表面涂層處理方法

2022-01-06

  超細鋯粉表面涂層處理方法


  超細鋯粉通常指微米或納米粒度的顆粒。與塊狀常規材料相比,它具有更大比表面積、表面活性和更高的表面能,從而顯示出優異的光學、熱學、電學、磁學和催化性能。超細鋯粉作為一種功能材料,近年來得到了廣泛的研究,在國民經濟發展的各個領域得到了越來越廣泛的應用。


  然而,由于超細鋯粉獨特的團聚和分散問題,使其失去了許多優異的性能,嚴重制約了超細粉體的工業應用。因此,如何避免超細粉體團聚失效成為超細粉體開發應用的難題。通過在超細粉體表面進行一定程度的包覆,顆粒表面可以獲得新的物理、化學等新功能,從而大大提高顆粒的分散性及其與其他物質的相容性。表面包覆技術有效解決了超細粉體團聚問題。


  超細鋯粉末表面涂層的機理


  涂層機理仍在研究中,尚未有定論。主要觀點如下:


  1.庫侖靜電吸引機制。根據這種觀點,涂層劑具有與基質表面相反的電荷,涂層劑顆粒通過庫侖引力被吸附到涂層顆粒的表面。


  2.化學鍵機制。通過化學反應,在基材和涂層之間形成牢固的化學鍵,從而形成均勻致密的涂層。


  3.過飽和機制。從結晶學的角度來看,這種機制認為,在一定的pH值下,當異質物質存在時,如果溶液超過其過飽和狀態,就會立即產生大量的晶核,并沉積在異質粒子表面形成包覆層。


  一種超細粉鋯體表面包覆的方法


  1.機械混合法。利用擠壓、沖擊、剪切、摩擦等機械力將改性劑均勻分布在粉末顆粒的外表面,使各種成分相互滲透擴散形成涂層。目前主要應用有球磨法、攪拌研磨法和高速氣流沖擊法。該方法處理時間短,反應過程易于控制,可連續批量生產,各種樹脂、石蠟物質和流動性改性劑對粉末顆粒的包覆效果良好。然而,這種方法僅用于微米級粉末的涂覆,并且要求粉末具有單一分散性。


  2.固相反應法。將幾種金屬鹽或金屬氧化物按配方充分混合、研磨、煅燒,通過固相反應直接得到超細涂料粉末。


  3.水熱法。在高溫高壓的封閉體系中,以水為介質,可以獲得常壓下無法獲得的特殊物理化學環境,使反應前驅體充分溶解,達到一定的過飽和程度,從而形成生長元素,然后成核結晶,制備復合粉體。水熱法的優點是:合成的核殼納米粉體純度高,粒徑分布窄,顆粒組成和形貌可控,顆粒發育完全,團聚程度輕,制備的產品殼致密均勻,制備的納米粉體不需要后期晶化熱處理。



      4.溶膠-凝膠法。首先將改性劑前驅體溶于水(或有機溶劑)中形成均勻溶液,溶質與溶劑發生水解或醇解反應,得到改性劑(或其前驅體)溶膠;然后將預處理后的包覆顆粒與溶膠混合均勻,使顆粒均勻分散在溶膠中,處理后溶膠轉變為凝膠,將外表面包覆有改性劑的粉末高溫煅燒,實現粉末的表面改性。溶膠-凝膠法制備的備包覆復合顆粒具有純度高、化學均勻性好、顆粒細小、粒徑分布窄等優點。此外,該技術易于操作和設置備,可用于在較低溫度下制備備的各種功能材料。它在磁性復合材料、發光復合材料、催化復合材料和傳感器備,等方面得到了很好的應用。




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