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(guī)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(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)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(jīng)濟發(fā)展的各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)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(yōu)異的性能,嚴重制約了超細粉體的工業(yè)應(yīng)用。因此,如何避免超細粉體團聚失效成為超細粉體開發(fā)應(yīng)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(xué)等新功能,從而大大提高顆粒的分散性及其與其他物質(zhì)的相容性。表面包覆技術(shù)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(jù)這種觀點,涂層劑具有與基質(zhì)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(xué)鍵機制。通過化學(xué)反應(yīng),在基材和涂層之間形成牢固的化學(xué)鍵,從而形成均勻致密的涂層。
3.過飽和機制。從結(jié)晶學(xué)的角度來看,這種機制認為,在一定的pH值下,當(dāng)異質(zhì)物質(zhì)存在時,如果溶液超過其過飽和狀態(tài),就會立即產(chǎn)生大量的晶核,并沉積在異質(zhì)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(yīng)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(yīng)過程易于控制,可連續(xù)批量生產(chǎn),各種樹脂、石蠟物質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(zhì),可以獲得常壓下無法獲得的特殊物理化學(xué)環(huán)境,使反應(yīng)前驅(qū)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(jié)晶,制備復(fù)合粉體。水熱法的優(yōu)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(fā)育完全,團聚程度輕,制備的產(chǎn)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(qū)體溶于水(或有機溶劑)中形成均勻溶液,溶質(zhì)與溶劑發(fā)生水解或醇解反應(yīng),得到改性劑(或其前驅(qū)體)溶膠;然后將預(yù)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(zhuǎn)變?yōu)槟z,將外表面包覆有改性劑的粉末高溫煅燒,實現(xiàn)粉末的表面改性。溶膠-凝膠法制備的備包覆復(fù)合顆粒具有純度高、化學(xué)均勻性好、顆粒細小、粒徑分布窄等優(yōu)點。此外,該技術(shù)易于操作和設(shè)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(fù)合材料、發(fā)光復(fù)合材料、催化復(fù)合材料和傳感器備,等方面得到了很好的應(yīng)用。