粉末颗粒的分散与表面改性.ppt

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1、IIDispersionandSurfaceModificationofparticles粉末颗粒的分散与表面改性II.1粉末颗粒的分散粉末颗粒的分散体系四种悬浮体系：固体颗粒在气相中的悬浮，固体颗粒在液相中的悬浮，液相颗粒在气相中的悬浮，液相颗粒在另一互不相溶液体中的悬浮悬浮体系的影响：粉体工程的单元操作，粉体的应用，粉末粒径的测量粉末颗粒在空气中的分散颗粒之间的作用力颗粒分子间的作用力－范德华力a)小分子之间力作用距离极短，约为1nm，它是一个典型的短程力，与分子间距的7次方成反比，。b)极大量分子集合体构成的体系，如超细颗粒，随着颗粒间距离的增大，其分子间的作用

2、力的衰减程度明显变缓。这是因为存在着多个分子的综合作用之故。超细颗粒间分子的有效间距可达50nm，可看成长程力。对于半径分别为R1，R2的两个球体，分子作用力Fm为：对于球与平板，A是Hamaker常数，单位J。Hamaker常数是物质的一种特征常数，各种物质的Hamaker常数A不同。在真空中A介于0.4-4.0×10-9J间。颗粒间的静电作用力接触电位差引起的静电引力。颗粒与其它物体接触时，颗粒表面电荷等电量地吸引对方的异电荷，从而产生接触电位差，其值可达0.5V。接触电位差引起的静电引力可由下式计算:Fe=4πρsSρs为表面电荷密度，ρs=q/S,q为实测电量

3、，S为接触面积。由镜像力产生的静电引力。镜象力实际上是一种电荷感应力。其大小是有下式确定：Fim――镜象力，单位N；Q――颗粒电荷，单位C；l――电荷中心距离，l=2(R+H+δ/2-D-ε)；R――颗粒半径。颗粒在湿空气中的粘结力当空气的相对湿度超过65％时，水蒸气开始在颗粒表面及颗粒间凝集，颗粒间因形成液桥而大大增强了粘结力。液桥粘结力Fk主要由液桥曲面而产生的毛细压力及表面张力引起的附着力组成，可用下式表示:颗粒在空气中的分散方法机械分散：是指用机械力把颗粒团聚团打散。机械分散的必要条件是机械力（通常是指流体的剪切力及压差力）应大于颗粒间的黏着力。干燥：由于潮湿

4、空气中颗粒间形成液桥是颗粒团聚的重要原因，而液桥力是分子间作用力的十倍或几十倍，因此，杜绝液桥的产生后破坏业已形成的液桥是保证颗粒分散的重要途径。工程上一般采用加热烘干法，比如用红外线、微波、喷雾干燥等手段加热微细颗粒，降低粉体的水分含量可保证物料的松散。疏水处理：对颗粒表面进行疏水处理，减小水对颗粒的润湿性。比如对玻璃表面的硅烷化处理可使水对玻璃的润湿由0°提高到118°，因而可有效地抑制玻璃珠表面与平板玻璃间液桥的产生，降低相互间的作用力，减少颗粒团聚的倾向。静电分散：对于同质颗粒，如果表面荷电性质相同，静电力起到排斥作用，因此可用静电力进行颗粒分散。其方法是将颗

5、粒群连续通过电晕放电形成的离子电帘，从而使颗粒表面荷电，其最终荷电量与电场强度和颗粒的介电常数相关。固体颗粒在液体中的分散固体颗粒在液体中的分散过程，本质上受两种基本作用支配，即液体对固体颗粒的浸润及液体中固体颗粒间的相互作用。液体对固体颗粒的浸润一圆柱体颗粒悬浮与液体的表面。如颗粒表面张力及润湿角足够大，颗粒将稳定地处于液体表面而不下沉。悬浮于表面的条件为：4dγglsinθ≥d2H(ρp－ρl)g＋d2himρlg式中d为圆柱体颗粒的横截面直径，H是颗粒高，ρl是液体密度，ρp是颗粒密度，γgl是液体表面张力，θ是润湿角，him是颗粒表面的沉没深度。颗粒间的相互作

6、用力分子间的作用力：当微粒在液体中时候，必须考虑液体分子与颗粒分子群的作用，以及这种作用对颗粒间分子作用力的影响。Hamaker常数：A132=(A111/2－A331/2)(A221/2－A331/2)FM＝－A132R/12h2不同质颗粒：A33介于A22与A11间则A132为负，FM为正，排斥力。同质颗粒：A11＝A22A132为正，FM为负，恒为吸引力。双电层作用力：当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身的电离作用使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。固液之间可以发生相对移动处

7、（即固相连带束缚的溶剂化层和溶液之间）的电势称为ζ电位（Zeta电位）。同质固体颗粒：双点层静电作用力恒表现为排斥力，因此它是防止颗粒相互团聚的主要原因之一。不同质的颗粒：Zeta电位为不同值，甚至不同号，对于电位异号的颗粒，静电作用力则表现为吸引力，即使电位同号，若两者绝对值相差很大，颗粒间仍可出现静电引力。溶剂化膜作用力：颗粒在液体中引起其周围液体分子结构的变化，称为结构化。对于极性表面的颗粒，极性液体分子受颗粒的很强作用，在颗粒周围形成一种有序排列并具有一定机械强度的溶剂化膜。对非极性表面的颗粒，极性液体分子将通过自身的结构调整而在颗粒周围形成