粉体分散性实验.doc

《粉体分散性实验.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、粉体的分散性实验一、实验目的1、了解粉体的分散性概念2、了解粉体分散的目的性3、了解粉体分散性的基本研究方法。二、实验原理无机粉体在实际应用中经常遇到的问题是干粉或分散液中粉体聚集，分散不均匀造成应用不便或造成产品的质量出现问题，所以必须解决干粉或干粉在液体介质中的分散性问题。对粉体如不采取适当的手段阻止原生粒子再团聚，团聚体分散将不能进行完全。因此为获得良好的分散效果，一是润湿：粉体润湿过程的目的是使粒子表面上吸附的空气逐渐被分散介质取代，或者在制备过程中使每一个新形成的粒子表面能迅速被介质润湿，即被分散介质所隔离，

2、以防重新聚集，影响粒子润湿性能的因素有很多种，如粒子形状、表面化学极性、表面吸附的空间气量、分散介质的极性等。良好的润湿性能可以使粒子迅速地与分散介质互相接触，有助于粒子的分散；二是表面能：要求能量能够足够高以防止粒子相互间膨胀接触重新团聚。由于超细粒子的粒径近似于胶体粒子，所以可以用胶体的稳定理论来近似探讨超细粒子的分散性。胶体的稳定或聚沉取决于胶粒之间的排斥力和吸引力。前者是稳定的主要因素，而后者则为聚沉的主要因素。根据这两种力产生的原因及其相互作用的情况，建立起胶体的三大稳定理论：（1）DLVO理论；（2）空间位

3、阻稳定理论（3）静电位阻稳定理论。DLVO理论：DLVO理论是研究带电胶粒稳定性的理论。它是1941年由前苏联的德尔加昆和朗道（DarjaguinandLandon）以及1948年由荷兰的维韦和奥弗比克（VerweyandOverbeek）分别独立地提出来的。DLVO理论主要是通过粒子的双电层理论来解释分散体系稳定的机理及影响稳定性的因素的。根据双电层模型，因颗粒表面带电荷，颗粒被离子氛包围（见图1）。图中胶粒带正电，线圈表示正电荷的作用范围。由于离子氛中反离子的屏蔽效应，线圈以外不受胶粒电荷的影响，因此，当两个粒子趋

4、近而离子氛尚未接触时，粒子间无排斥作用；当粒子相互接近到离子氛发生重叠时（见图2），处于重叠区中的离子浓度显然较大，破坏了原来电荷分布的对称性，引起了离子氛中电荷的重新分布，即离子从浓度较大区间向未重叠区间扩散，使带正电的粒子受到斥力而相互脱离，这种斥力是粒子间距离的指数函数。图2离子氛重叠示意图图1离子氛示意图胶粒之间的总位能U可以用其斥力位能UR和吸引位能UA之和来表示，见图3，当两粒子相距较远时，离子氛尚未重叠，粒子间“远距离”的吸引力在起作用，即引力占优势，曲线在横轴以下，总位能为负值；随着距离的缩短，离子氛重

5、叠，此时斥力开始出现，总位能逐渐上升为正值，引力也随距离变小而增大，至一定距离时出现一个能峰Umax位能上升，意味着两粒子之间不能进一步靠近，或者说他们碰撞后又会分离开来。如越过位能峰，位能即迅速下降，说明当离子间距离很近时，离子氛产生的斥力，正是微粒颗粒避免团聚的重要因素，离子氛所产生斥力的大小取决于双电层厚度。因此，可通过向分散剂系中加入能电解的物质如六偏磷酸钠、氯化钠、硝酸钠于悬浮液中，也可以加入与颗粒表面电荷相同的离子表面活性剂，因它的吸附会导致表面动电位绝对值增大，稳定性提高。图3两个颗粒的势能图U=UR+U

6、ADLVO理论认为：化学分散剂的主要作用是极大地增强颗粒间的排斥作用能，要提高粉体在介质中的分散性主要通过以下3种方式来实现：1）增大颗粒表面电位的绝对值以提高颗粒间静电排斥作用能（UeL）；2）通过高分子分散剂在颗粒表面形成吸附层，产生并强化空间位阻效应，使颗粒间的位阻排斥作用能增大；3）增强颗粒表面的亲水性，加大水化膜的强度和厚度，使颗粒间的水化排斥作用能（ＵHDN）显著增大。根据上述理论，简化的化学分散能量模型可表示为：UT=UeL+UA+UST+UHDN式中UT为颗粒间总作用能；UA为颗粒间范德华作用能，该作用

7、能总表现为吸引，是一种长程相互作用能；UeL是颗粒间静电排斥作用能；ＵHDN是溶剂化排斥作用能；UST是颗粒间的位阻排斥作用能。空间位阻稳定理论：空间位阻稳定理论是通过添加剂高分子聚合物，聚合物分子的锚固基团吸附在固体颗粒表面，其溶剂化链在介质中充分伸展，形成位阻层，充当稳定部分，阻碍颗粒的碰撞聚集和重力沉降。当两个颗粒距离小于聚合物吸附层厚度两倍时，吸附层相互作用引起Gibbs自由能变化，稳定性可通过ΔG判定。ΔG=ΔH-TΔS当ΔG<0时，将产生絮凝或凝结；当ΔG>0时，分散体系趋于稳定。聚合物作为分散剂在不同的分

8、散剂体系中稳定作用，在理论和实践中都已得到验证，但产生空间位阻效应必需满足两个条件：（1）锚固基团在颗粒表面覆盖率较高且发生强吸附，这种吸附可以是物理吸附也可以是化学吸附；（2）溶剂化链充分伸展，形成一定厚度的吸附位阻层，一般认为，应保持颗粒间距大于10-20nm。静电位阻稳定理论：1980年Shaw在《胶体和表面化学导论》一书中