第02章粉末材料制备高分子材料的聚合

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1、第二章粉末材料制备第一节概述一、粉末的基本物性:1.—次颗粒与二次颗粒的特点与相互关系:(1)-次颗粒:指内部没有空隙的致密材料。一次颗粒的粉化过程是内部原子的断键过程,要求高能量输入。(2)二次颗粒:是单个颗粒以弱结合力构成,包含一次颗粒与孔隙。二次颗粒的粉化过程是界面的弱结合力断开,由界面能转变为表面能,能量输入相对较弱。2.颗粒大小与粉末材料性质的相对关系(1)颗粒的分级:粗颗粒:150〜500um中颗粒:44〜150um细颗粒:10〜44um极细颗粒:0.5〜10um纳米颗粒:〈0.1um(2)颗粒细化的结果:①比表面积、表面能增大,表面与界面效应增强。②表层原子数比例增

2、人,表面结构成为影响材料性能的主要因素。(3)粉末材料细化后的性能研究表明,当粉体细化到纳米粉时就会表现出一些界常的功能特性:①纳米金属的熔点比金属块的熔点低很多,例如,金的熔点为1337K,而2um的金颗粒的熔点则降低到600K;②纳米粉在很宽的频谱范围内都呈现;II物理学的黑体现象,即不仅对可见光吸收,为黑色粉末,同时对屯磁波也完全吸收;③纳米磁性粉末颗粒以成为单磁畴结构,具有很高的矫顽力,例如纳米磁性金属的磁化率为普通金属的20倍,而饱和磁矩则是普通的二分之一;①一些纳米颗粒的导电性能明显改善,呈现出超导特性,并且具有较高的超导临界转变。纳米粉体之所以具有不同于一般块体材料

3、的属性,是由于纳米颗粒的四个效应所决定的,W:小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。二、粉末材料的制备方法1.机械制粉:通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将人块材料或粗人颗粒细化的方法;2.物理制粉:采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变,获得粉末;3.化学制粉:依靠化学反应或电化学反应过程,生成新的粉态物质。化学制粉的方法很多,主要有还原法、热分析法、沉淀法、电解法等。第二节机械制粉方法一.机械研磨法1.定义:利用动能来破坏材料的内结合力,是材料分裂产生新的界面而达到制粉的H的。2.球磨制粉的基本要素与基本原理3.提高球磨效率的基木原则(1

4、)动能准则:提高球磨的动能。(2)碰撞儿率准则:提高球磨的有效碰撞儿率。4.球磨方式分类(1)滚筒式球磨①工作原理;②特点a、为获得最佳研磨效果,滚筒球磨的转速应有一个限定条件:V临1〈V实际〈V临2,故影响球磨效率。b、传动方式:电机・->减速器…〉球磨筒。(1)振动球磨①工作原理:偏心振动。a、球体运动方向主轴旋转方向和反。b、单个磨球的门旋运动,振动频率越高,门旋速度越快。(2)搅拌球磨:①工作原理。磨球运动形式:呈螺旋上升。一.气流研磨法1.气流研磨的定义与基木要素(1)定义:不需磨球及其它研磨介质,而通过气体传输粉料的研磨方法。(2)基本要素:粉磨设备、气体、研磨物料。

5、2.提高气流研磨效率的基本原则:①动能原则:提高粉末颗粒的动能;②碰撞儿率准则:提高粉末颗粒的碰撞儿率。3.气流研磨类型:(1)旋涡研磨:①旋涡研磨工作原理②特点:粉末颗粒人多具有表面凹型特征,故称为蝶状粉末。(2)冷流冲击:①冷流冲击工作原理②特点:a加速效应-颗粒撞击动能增大b冷却效应->金属颗粒冷脆性提高c气压越大,粉末越细。(3)流态化床气流磨①工作原理①特点:a可获得超细粉体,并且粉末粒度均匀;b由于气体绝热膨胀造成温度下降,所以可研磨低熔点物料;c粉末不与研磨系统部件发生过度的摩损,因此粉末朵质含量少;d针对不同性质的粉末,可使用空气、N2、Ai•等惰性气体。第三节物

6、理制粉方法一、雾化法:1•雾化法的定义及基木原理:雾化法是-•种典型的物理制粉方法,是通过髙压雾化介质强烈冲击液流,或通过离心力使之破碎、冷却來实现。2.提高雾化制粉效率的基木准则:①能量交换准则:提高单位时间内单位质量液体从系统中吸收能量的效率,以克服表面自由能的增加;②快速凝固准则:提髙雾化液滴的冷却速度,防止液体微粒的再次聚集。3.雾化类型:(1)双流雾化:①工作原理②双流雾化法类型:a气雾化b水雾化③影响气雾化制粉效率的因索:i气体动能ii喷嘴结构iii液流性质iv喷射方式(2)离心雾化法:(属于单流雾化)①定义:离心雾化制粉是借助离心力的作用,将液态金属破碎为小液滴,然

7、后凝固为固态粉末颗粒的方法。②类型及T作原理:a旋转电极法b旋转锭模法c旋转盘法二、物理蒸发冷凝法:1.气相沉积制粉:通过某种方法使气相物质发生气■固相变或气相化学反应,生成金屈或陶瓷粉体的方法。2•物理蒸发冷凝法:利用金属蒸气冷凝制备超微金属粉末的方法。3•类型及工作原理:①电阻加热方式②等离了加热方式③激光加热方式④电子束加热方式⑤高频感应加热方式第四节化学制粉方法一、化学气相沉积法:1.定义:通过某种形式的能量输入(如加热分解)使气体原料发生化学反应,生成固态金属或陶瓷粉体

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