超细粉体在液体中的分散.pdf

14 第十四届全 国无机硅化合物技术与市场信息交流大会交流论文 超细粉体在液体中的分散 李化建 (清华大学材料科学与工程系，北京 100084) 摘 要：阐述了超细粉体在液体中分散的机理、分散的意义以及分散方法，并对各种分散方法 进行对比，总结了分散性的评定原则，在此基础上对分散的途径和研究进行展望。 关键词 ：超细粉体 ；液体}分散；分散剂 ；稳定性 现代科学技术的日新月异对材料提出了日益广泛和苛刻的要求。为了获得综 合性能优异的材料必须提高粉体的性能。而由于超细粉体所具有的奇特性能，人 们对超细粉体产生了浓厚的兴趣 在超细粉体技术中超细粉体的分散无疑是最关 键的技术。在超细粉体的制备过程中，“粉碎与反粉碎’’过程实际就是粉碎过程中 新生粒子的分散和团聚问题，它对最终产品的细度起着至关重要的作用；在分级 处r理‘--中I，超细，一粉■体●●分／散…性…的，好1坏…直辖，’影-一响一‘着…分级…效一果-和-分一一级产‘品的一细’’度一…及’均一匀’ 性；另外分散性的好坏对超细粉体的输送、混合、均化和包装都起到不容忽视的作 用。因此研究超细粉体的分散问题是当今世界研究的重要课题之一 3【]。 1 超细粉体分散的定义以及分散过程机理 超细粉体分散是--I-]新兴边缘学科 。超细粉体的分散实质上就是使颗粒在一 定环境下分离散开的过程 。超细粉体的分散介质通常是气体和液体 。而本文只对 超细粉体在液体中的分散进行论述。Parfitt将颗粒分散过程分为四个阶段：(1)掺 合，(2)浸润，(3)颗粒群(团粒和团块)的解体，(4)已分散颗粒的絮凝。正如任何事 物的发展都是由外因和内因影响的。事实上粉体在液体中的分散过程本质上受两 种基本作用支配：外因和内因。外因是指液体对粉体颗粒的影响，即粉体颗粒与液 体的作用——浸湿(Immersion)．内因是指液体中粉体颗粒之间的相互作用。[1粉 体颗粒在液体中分散机理也就是浸湿和在液体中粉体颗粒之间的相互作用，下面 来讨论粉体颗粒在液体中的分散机理。 1．1 浸湿 粉体颗粒被液体浸湿的过程实际一1-．就是液体和气体之间争夺粉体表面的过 程。这关键取决于粉体表面与液体的极性差异。粉体颗粒被液体浸湿的过程主要 是颗粒表面的润湿性。浸湿性能通常用润湿接触 0角来度量。 8=：：(7。一7．)／7I 季化建：超细粉体在液体中的分散 l5 具有完全润湿性的颗粒，它们没有接触角，很易被液体浸湿；不完全润湿粉体(e 90。)，它们能否被液体浸湿取决于颗粒的密度及粒度，密度及粒度足够大，颗粒将 被浸湿到液体中；流体动力学条件对粉体的浸湿也有重要的作用，提高液体湍流 强度可降低粉体的浸湿粒度 1．2 粉体颗粒在液体中的聚集状态 粉体颗粒被浸湿(无论是 自发的或是强制的)后，在液体中所发生的主要是粉 体颗粒的分散和聚团的可逆过程。即分散一 聚团。而在分散体系中可逆过程的 反应方向主要取决于：粉体颗粒间的相互作用以及颗粒所处的流体动力学状态和 物理场。粉体颗粒间的相互作用力主要包括 分子作用力、双电层静电力、结构力 以及因吸附高分子而产生的空间效应力。颗粒间相互作用力在文献[1，3]中都有 详细论述，在此不再赘述。 2 超细粉体在液体中的分散方法 粉体分散按分散作用目的可分为预先分散和裂解团聚分散。从分散方式来分 可分为物理分散和化学分散。物理分散有机械分散、超声分散、电磁分散和撞击流 法等。而化学分散是利用分散剂通过不同的机理来达到对超细粉体的分散。 2．1 物理分散 1)机械分散：主要利用强烈搅拌所产生的冲击、剪切以及拉伸等机械力来阻 止聚团或碎解聚团，从而达到分散的 目的。这种方法简便易行，但对超细粉体效果 并不理想。 2)超声分散：超声分散的机理是超声波在分散体系中以助波形式传播，使粉 体颗粒受到周期性的拉伸和压缩，同时超声波在液体中还可能产生 “空化”作用使 颗粒分散。超声分散效果比较理想，但超声时间一定要控制好，如果超声时间过 长，粉体颗粒可能发生碎解，但如果超声时间不足，达不到分散的目的。另外，超声 分散很难在工业中大规模地使用，因为超声