Desenvolvimento de resinas termoendurecíveis modificadas com grafeno
O grafeno é um material planar bidimensional em favo de mel composto por uma única camada de átomos de carbono ligados de forma híbrida sp2. Possui muitas propriedades excelentes, tais como alta mobilidade do transportador, alta transmitância de luz, alta área superficial específica, alto módulo de Young, alta resistência à fratura, etc. Os materiais de resina termoendurecível têm atraído uma ampla atenção da indústria e da academia devido às suas vantagens, tais como a elevada resistência específica, o grande módulo específico, a boa estabilidade térmica e a resistência à corrosão.
Existem duas formas principais de modificar a superfície do pó de grafeno: modificação da ligação covalente e modificação da ligação não covalente.
A modificação da ligação covalente é um método que utiliza reações químicas para obter a ligação covalente de modificadores na superfície do grafeno, ou tratamento especial do grafeno para formar novos grupos funcionais ou ligações químicas, melhorando assim a compatibilidade e dispersibilidade do pó de grafeno na matriz de resina.
A modificação da ligação não covalente combina principalmente o grupo modificado com o grafeno através do empilhamento da ligação π-π para obter uma modificação eficaz do grafeno. A vantagem deste método é que melhora a dispersibilidade do grafeno sem alterar a estrutura química do grafeno ou introduzir novas ligações covalentes.
Para diferentes tipos de matrizes de resina termoendurecíveis, é necessário selecionar um método de modificação adequado para que o pó de grafeno possa ser uniformemente disperso na resina sem afetar o desempenho da matriz de resina.
Como um novo tipo de carga de reforço, o grafeno pode ser disperso uniformemente na matriz de resina termoendurecível para melhorar significativamente as propriedades mecânicas, a resistência à ablação, as propriedades elétricas, a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste do material compósito, expandindo assim a gama de aplicação da resina termoendurecível- materiais compósitos baseados.
Propriedades mecânicas
O grafeno pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas dos materiais de resina termoendurecíveis, fazendo com que os materiais compósitos tenham um importante valor de aplicação nas áreas de máquinas e peças estruturais automóveis.
Desempenho anti-ablação
A adição de óxido de grafeno irá melhorar a condutividade térmica do material compósito e acelerar a extração de calor, reduzindo a taxa de ablação linear do material compósito em 62,08%. A adição de óxido de grafeno contribui para induzir a formação de uma camada de carbono na matriz durante o processo de ablação, aumentando o grau de grafitização da matriz e formando uma camada de isolamento térmico para evitar que o calor se expanda para o material, reduzindo assim o taxa de ablação linear do material compósito e melhorando a resistência à ablação do material compósito de resina.
Propriedades elétricas
O grafeno é um material de carbono com uma estrutura em favo de mel bidimensional composta por átomos de carbono hibridizados sp2. Os excelentes eletrões π estruturais proporcionam um efeito conjugado, o que melhora muito a mobilidade dos eletrões. Ao mesmo tempo, em condições ideais, a banda de condução e a banda de valência do grafeno estão em contacto no ponto de Dirac, pelo que os eletrões se podem mover entre a banda de valência e a banda de condução sem impedimento de energia, promovendo assim o grafeno a ter excelentes propriedades elétricas.
Resistência à corrosão
A resina termoendurecível é um material de matriz comum nos materiais de revestimento e tem uma excelente resistência à corrosão, mas o material de resina curada produzirá microporos ou microgaps, o que enfraquece a capacidade de proteção do substrato. A estabilidade química e as propriedades de barreira do próprio grafeno podem prevenir eficazmente a penetração de agentes corrosivos e evitar uma maior difusão de agentes corrosivos na superfície quando estes atingem a superfície do metal, minimizando o grau de danos por corrosão no substrato protetor, tornando-o o enchimento preferencial para revestimentos de substratos metálicos.
Aplicação de resina termoendurecível modificada com grafeno
Atualmente, a resina termoendurecível modificada com grafeno é utilizada principalmente em revestimentos anticorrosivos pesados, pulverizados em equipamentos de grande porte (como grandes navios, plataformas de superfície, turbinas eólicas, etc.) para prevenir a corrosão e prolongar a vida útil; no futuro, a resina termoendurecível modificada com grafeno será também mais amplamente utilizada na indústria aeroespacial, componentes eletrónicos e outros campos.
Aplicação de pó de sílica modificado
O pó de sílica é um enchimento funcional inorgânico não metálico muito importante que pode ser combinado com polímeros orgânicos e melhorar o desempenho global dos materiais compósitos. É amplamente utilizado em produtos elétricos e eletrónicos, borracha de silicone, revestimentos, adesivos, materiais de enchimento e outros campos.
O próprio pó de sílica é uma substância polar e hidrófila. Possui propriedades de interface diferentes da matriz polimérica, baixa compatibilidade e é muitas vezes difícil de dispersar no material de base. Portanto, para tornar o material compósito mais excelente, é geralmente necessário modificar a superfície do pó de sílica e alterar propositadamente as propriedades físicas e químicas da superfície do pó de sílica de acordo com as necessidades da aplicação, de modo a melhorar a sua compatibilidade com os materiais poliméricos orgânicos e satisfazer os seus requisitos de dispersão e fluidez em materiais poliméricos.
Laminado revestido a cobre
O laminado revestido a cobre é um material eletrónico básico feito pela impregnação de fibra de vidro ou outros materiais de reforço com uma matriz de resina, adição de diferentes cargas e cobertura de um ou ambos os lados com folha de cobre através de processos como o ajuste e impregnação de cola e, em seguida, prensagem a quente. A adição de pó de sílica modificado pode reduzir o custo de produção de laminados revestidos de cobre e melhorar a sua resistência ao calor, condutividade e propriedades mecânicas.
Borracha
A borracha é um material polimérico altamente elástico com deformação reversível. Pode ser amplamente utilizado em eletrónica, automóveis, engenharia civil, defesa nacional, medicina e saúde e necessidades diárias. No processo de preparação da borracha, a adição de uma certa quantidade de carga inorgânica pode não só reduzir o custo de produção da borracha, mas também melhorar significativamente as propriedades físicas abrangentes e as propriedades mecânicas dinâmicas dos materiais compósitos de borracha.
Plástico
O pó de silício pode ser utilizado como enchimento em materiais como o polietileno (PE), cloreto de polivinila (PVC), polipropileno (PP), éter polifenileno (PPO) no processo de fabrico de plásticos. É amplamente utilizado em muitos campos, tais como construção, automóveis, materiais de isolamento de comunicação electrónica, agricultura, necessidades diárias, defesa nacional e militar.
Composto de moldagem epóxi
O composto para moldagem epóxi é um composto para moldagem feito a partir de uma variedade de aditivos. É um material fundamental para embalagens eletrónicas e representa mais de 97% do mercado de embalagens microeletrónicas. Pode ser amplamente utilizado em semicondutores, eletrónica de consumo, circuitos integrados, aviação, militar e outros campos de embalagem.
Fundição em epóxi
O material de fundição com isolamento epóxi é uma mistura de resina polimerizável líquida ou viscosa feita de resina, agente de cura, enchimento, etc. . A resina epóxi formada após o betão é um produto isolante que integra múltiplas funções como isolamento, à prova de humidade, à prova de mofo, anticorrosão, fixação e isolamento.
Cola para enchimento eletrónico
A cola para vasos é frequentemente utilizada em componentes eletrónicos, principalmente para colagem, selagem, barreira e proteção. É líquido antes da cura e tem uma certa fluidez. A viscosidade da cola varia de acordo com o material, o desempenho e o processo de produção do produto, sendo que o seu valor de utilização só pode ser realizado após a cura completa da cola.
Pedra de quartzo artificial
O pó de silício é utilizado como enchimento em pedra de quartzo artificial, o que pode não só reduzir o consumo de resina insaturada, mas também melhorar a resistência ao desgaste, a resistência a ácidos e álcalis, a resistência mecânica e outras propriedades da placa de quartzo artificial .
Diferentes campos de aplicação do micropó de silício têm diferentes requisitos de qualidade. Portanto, ao escolher a aplicação do micropó de silício, esta deve ser combinada com as necessidades das indústrias a jusante, e os custos abrangentes, a eficiência, o desempenho e outros fatores devem ser considerados para selecionar o tipo de micropó de silício, o modificador e a fórmula adequados. Com a melhoria contínua da economia e da sociedade do meu país, atualmente, a investigação de aplicação de micropó de silício modificado irá concentrar-se principalmente em laminados revestidos de cobre de alta qualidade, adesivos de alto desempenho, materiais de isolamento e outros campos de alta tecnologia produzidos com micropó de silício esférico como matérias-primas. O refinamento e a especialização funcional serão a principal direção da aplicação do micropó de silício modificado no futuro.
Equipamento comum de modificação de superfície de pó
Os fatores que afetam o efeito de modificação do pó incluem as propriedades das matérias-primas em pó, os métodos de modificação, os processos de modificação, os modificadores e as suas fórmulas e equipamentos de modificação. Quando o processo de modificação do pó e o modificador ou fórmula são determinados, o equipamento de modificação torna-se o fator chave que afeta o efeito da modificação do pó.
O equipamento de modificação de pó assume principalmente três responsabilidades: uma é a mistura, a segunda é a dispersão e a terceira é que o modificador derreta no equipamento e combine bem com o pó. Além disso, o equipamento de modificação de pó também deve ter um menor consumo de energia e desgaste, sem poluição por poeira, funcionamento simples do equipamento e funcionamento estável.
1. Modificador híbrido de alta eficiência HEM
O modificador híbrido de alta eficiência HEM possui seis grupos de pás de agitação, 24 facas móveis e placas guia. Os materiais são totalmente misturados repetidamente na caixa e atuam repetidamente com os aditivos, de modo a que os materiais absorvam os aditivos, de modo a que os aditivos revestem uniformemente a superfície do pó.
2. Misturador de aquecimento de alta velocidade
O misturador de aquecimento de alta velocidade é um dos equipamentos normalmente utilizados para o revestimento químico e modificação de pós inorgânicos, como cargas ou pigmentos inorgânicos. É um equipamento de mistura muito utilizado na indústria de processamento de produtos plásticos.
3. Modificador de superfície de pó contínuo SLG
O modificador de superfície de pó contínuo SLG é composto principalmente por um termómetro, uma porta de descarga, uma entrada de ar, uma conduta de ar, uma máquina principal, uma porta de alimentação, uma bomba doseadora e um alimentador.
4. Modificador de superfície de impacto de fluxo de ar de alta velocidade
A estrutura principal é composta principalmente por rotor rotativo de alta velocidade, estator, circuito de circulação, asa, camisa, dispositivo de alimentação e descarga. Todo o sistema consiste em misturador, dispositivo de alimentação de medição, modificador de superfície de impacto de fluxo de ar de alta velocidade, dispositivo de recolha de produtos, dispositivo de controlo, etc.
5. Misturador de pá horizontal
O misturador de pás horizontais é um modificador de superfície de pó intermitente com cilindro horizontal e pás múltiplas de eixo único como características estruturais. É composto principalmente por mecanismo de transmissão, veio principal, cilindro, tampa final, etc.
6. Moinho de turbina (rotativo)
É composto principalmente por base da máquina, peça de acionamento, câmara de britagem, ajuste de folga e entrada e saída. A característica é que o calor gerado pelo processo de moagem ultrafina (50 ℃ ~ 60 ℃) é utilizado para introduzir o pó ultrafino triturado no moinho de vórtice, e o modificador de ácido esteárico pré-aquecido e fundido é medido para realizar a modificação contínua da superfície .
7. Turbomoinho
O moinho Turbo é composto principalmente por uma roda de despolimerização, uma porta de descarga, uma entrada de ar, um classificador, uma porta de alimentação, uma entrada de dispersante de superfície multicanal e um alimentador.
Por fim, os princípios de seleção de equipamentos de modificação de superfícies são resumidos da seguinte forma:
(1) Boa dispersibilidade do pó e modificador de superfície. Só com uma boa dispersibilidade o pó e o modificador de superfície podem ter oportunidades e efeitos relativamente iguais, e a quantidade de modificador de superfície pode ser reduzida.
(2) A temperatura de modificação e o tempo de permanência são ajustáveis dentro de um determinado intervalo.
(3) Baixo consumo de energia por unidade de produto e baixo desgaste. Para além do modificador, o principal custo da modificação superficial é o consumo de energia. Os equipamentos de modificação de baixo consumo energético podem reduzir os custos de produção e melhorar a competitividade do produto; o baixo desgaste pode não só evitar a contaminação dos materiais modificados, como também melhorar a eficiência operacional do equipamento e reduzir os custos operacionais.
(4) Menos poluição por poeiras. O escape de poeira durante o processo de modificação não só polui o ambiente de produção, como também provoca a perda de material, resultando num aumento dos custos de produção do produto. Portanto, a poluição por poeira do equipamento deve ser investigada.
(5) Produção contínua, operação simples e baixa intensidade de trabalho.
(6) Funcionamento suave e fiável.
(7) Alto nível de controlo automático, que pode ajustar automaticamente o volume de processamento, a quantidade de adição do modificador, a temperatura de modificação, o tempo de permanência e outros fatores de acordo com as propriedades do material e as propriedades do modificador de superfície.
(8) A capacidade de produção do equipamento deve ser consistente com a escala de produção prevista. Quando a escala de produção projetada é aumentada, os equipamentos de grande escala devem ser selecionados tanto quanto possível para reduzir o número de equipamentos para reduzir o espaço físico, os custos de produção e facilitar a gestão.
Saiba mais sobre a linha de produção geral de equipamentos de processamento de pó
O equipamento de processamento de pó é um componente essencial indispensável na produção industrial moderna. Passam por vários fluxos de processos importantes, como o transporte de matéria-prima em pó, moagem, classificação, tratamento de superfície, separação sólido-sólido, separação líquido-sólido, separação gás-sólido, secagem, mistura, granulação, moldagem, torrefação /calcinação, arrefecimento, embalagem e armazenamento.
Alimentação/Alimentação: Alimentador vibratório, Alimentador vibratório eletromagnético, Alimentador de parafuso, Alimentador de disco, Alimentador rotativo
Transporte: transportador de correia, transportador de corrente, elevador de canecas, transportador pneumático, transportador hidráulico, transportador helicoidal
Equipamento industrial de transporte de pó e partículas normalmente utilizado
1 transportador helicoidal
Transportador de corrente de 2 tubos
3 Equipamento de transporte pneumático de pressão positiva
Moinho
Triturador de mandíbulas: utiliza a mandíbula móvel para se aproximar periodicamente e deixar a mandíbula fixa para triturar materiais.
Triturador de cone: utiliza o cone móvel oscilante para se aproximar periodicamente e deixar o cone fixo para triturar materiais.
Triturador de martelo: utiliza o impacto gerado pela rotação da cabeça do martelo articulada no rotor para triturar materiais.
Triturador de impacto: utiliza o impacto do martelo de placa rigidamente fixado no rotor e da placa de impacto para triturar materiais.
Triturador de cisalhamento: utiliza o movimento relativamente rápido entre as lâminas afiadas móveis e estáticas para esmagar materiais.
Moinho de rolos: utiliza rolos de extrusão com rotação sincronizada para triturar materiais.
Moinho de impacto: utiliza impulsores rotativos horizontais de alta velocidade para fazer com que os materiais se movam centrifugamente a alta velocidade e colidam e esmaguem uns aos outros na câmara de vórtice.
Moinho de bolas/moinho de tubos: utiliza o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem no cilindro rotativo para triturar materiais. Os meios de moagem são esféricos, colunares curtos, em forma de haste, etc.
Moinho de peneiramento: Utilize um moinho com mecanismo de peneiramento para triturar e classificar os materiais triturados.
Moinho vibratório: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem no cilindro vibratório para esmagar o material.
Moinho de torre/moinho agitado vertical: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento dos meios de moagem acionados pelo mecanismo de agitação vertical para esmagar o material.
Moinho agitado horizontal: Utilize o impacto, a moagem e o cisalhamento do meio de moagem acionado pelo mecanismo de agitação horizontal para esmagar o material.
Moinho vertical/moinho de roda: Utilize a rotação relativa do disco de moagem e do rolo de moagem para moer e triturar o material e classificar o material moído, como o moinho Raymond, o moinho Loesche, etc.
Moinho de rolos de anel: Utilize a rotação e rotação do anel de moagem (rolo) para esmagar o material entre o anel de moagem e o círculo de moagem por impacto, colisão, cisalhamento.
Moinho de rolos horizontais: O cilindro rotativo força o material a ficar preso entre a parede do cilindro e o rolo de alta pressão e é repetidamente comprimido, retificado, cortado e triturado.
Moinho planetário: Utilize o impacto e a moagem dos meios de moagem impulsionados pela revolução e rotação do cilindro de moagem para esmagar o material.
Moinho colóide: O material é cortado e moído entre os dentes rotativos de alta velocidade e os dentes fixos e é efetivamente emulsionado e disperso.
Pulverizador de fluxo de ar: O material é esmagado por forte colisão, impacto e fricção entre os materiais ou entre os materiais e a parede do dispositivo utilizando um fluxo de ar de alta velocidade.
Moedor resistente: O rolo em forma de disco corre ao longo da pista inferior, aplicando repetidamente laminação e cisalhamento para esmagar o material.
Moedor de parede lateral: O rolo cilíndrico é acionado pelo eixo rotativo para rodar e a parede lateral produz um efeito de extrusão para esmagar o material.
Classificação
Máquina de peneiração: A classificação é realizada através de peneiras, incluindo peneiras horizontais, peneiras vibratórias, peneiras de ressonância, peneiras de tambor, etc.
Ecrã fixo: A classificação é realizada através de uma placa de ecrã inclinada composta por barras de grelha paralelas.
Classificador de sedimentação por gravidade: A classificação é realizada pela diferença da velocidade final de sedimentação das partículas no fluido.
Ciclone: Sob a ação da força centrífuga, as partículas maiores são lançadas na parede do dispositivo e giram para baixo para serem descarregadas, e as partículas mais pequenas giram para cima para serem descarregadas para obter a classificação.
Classificador centrífugo de pó: utiliza as diferentes trajetórias de movimento das partículas no campo centrífugo para obter a separação gás-sólido ou a classificação de pó.
Classificador de pó ciclone: utiliza uma plataforma giratória para fazer girar as lâminas para classificação de pó.
Classificador do rotor: Quando o fluxo bifásico gás-sólido passa pelo espaço entre as pás do rotor de alta velocidade, são lançadas partículas grandes na direção da força centrífuga, classificando-se assim.
Classificador de dispersão: O material é disperso e espalhado na área de dispersão e depois entra na área de classificação.
Modificação superficial (ativação) do talco e sua aplicação em plásticos e revestimentos
O talco é um silicato hidratado com fórmula química 3MgO·4SiO2·H2O. O seu formato de cristal pode ser em flocos, folhas, agulhas e blocos.
A estrutura do talco puro consiste numa camada de brucite (hidróxido de magnésio, MgO·H2O) comprimida entre duas camadas de sílica, com as camadas empilhadas uma sobre a outra e camadas adjacentes de talco ligadas por fracas forças de van der Waals. Quando o cisalhamento é aplicado, as camadas podem deslizar facilmente umas contra as outras.
O talco é inerte à maioria dos reagentes químicos, não se decompõe quando em contacto com ácidos, é um mau condutor de eletricidade, tem baixa condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico, e não se decompõe quando aquecido a 900ºC.
Estas excelentes propriedades do talco tornam-no um bom enchimento e são amplamente utilizados nas áreas de plásticos e revestimentos, mas a superfície hidrofílica do talco limita a sua aplicação em algumas áreas hidrofóbicas. Para melhorar ainda mais o seu desempenho e ampliar as suas áreas de aplicação, é necessária a modificação da superfície.
1. Métodos de modificação de superfície e modificadores normalmente utilizados para o talco
(1) Modificadores de superfície normalmente utilizados para talco
Para tornar o talco melhor ligado aos polímeros, existem dois tipos principais de modificadores utilizados atualmente para a modificação:
Agentes de acoplamento: principalmente titanatos, aluminatos, silanos e ácidos esteáricos. Os titanos são mais comumente usados. A sua estrutura molecular é R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n, onde R´O- pode reagir com a estrutura química da superfície da carga, R é um grupo emaranhado de cadeia longa com uma estrutura gordurosa ou aromática, que pode melhorar a compatibilidade entre o polímero e o enchimento, e Y é um grupo reativo ativo que pode reticular ou ligar-se no sistema de enchimento de polímero.
Tensoativos: principalmente dodecilbenzeno sulfonato de sódio, dodecil sulfonato de sódio, brometo de dodeciltrimetilamónio, cloreto de dodeciltrimetilamónio, olefina sulfonato de sódio, etc., que têm o mesmo efeito que os agentes de acoplamento na melhoria da compatibilidade entre polímeros e cargas, mas o seu mecanismo de ligação à superfície da carga é diferente da dos agentes de acoplamento.
(2) Métodos de modificação da superfície do pó de talco
Modificação do revestimento superficial: Cobrir a superfície das partículas com tensioactivos para conferir novas propriedades às partículas é um método comum nos dias de hoje.
Método mecanoquímico: Um método de modificação que utiliza esmagamento, fricção e outros métodos para aumentar a atividade superficial. Este método consiste em esmagar e esfregar partículas relativamente grandes para as tornar mais pequenas.
Modificação externa do filme: Um método de revestir uniformemente uma camada de polímero na superfície das partículas para alterar as propriedades superficiais das partículas. Para o pó de talco, pode ser primeiro triturado e ativado, depois adsorvido com tensioativos sob certas condições e depois adsorvido com monómeros através de tensioativos e, finalmente, os monómeros sofrem polimerização para obter o efeito de revestimento superficial.
Modificação ativa local: Utilize reações químicas para formar diferentes grupos funcionais na superfície das partículas para atingir o objetivo de modificação da superfície.
Modificação de superfície de alta energia: Utilize descarga de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Este método utiliza a enorme energia gerada por descargas de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Melhore a compatibilidade de partículas e polímeros.
Modificação da reação de precipitação: modificação utilizando reação de precipitação. Este método utiliza o efeito de precipitação para revestir a superfície das partículas de forma a obter o efeito de modificação.
2. Aplicação de pó de talco na zona dos plásticos
O pó de talco enche os plásticos para melhorar a rigidez, a estabilidade dimensional e a lubricidade dos produtos, evitar a fluência a alta temperatura, reduzir o desgaste nas máquinas de moldagem e fazer com que o polímero melhore a dureza e a resistência à fluência através do enchimento, enquanto a resistência ao impacto permanece basicamente inalterada. Se for manuseado adequadamente, pode melhorar a resistência ao choque térmico dos polímeros, melhorar o encolhimento da moldagem dos plásticos, o módulo elástico de flexão e a resistência ao escoamento à tração dos produtos.
Aplicação em materiais PP: Esta aplicação é a mais estudada e a mais utilizada. É agora amplamente utilizado em peças automóveis, tais como pára-choques automóveis, peças periféricas de motores, peças de ar condicionado, painéis, faróis, chassis, pedais e outras peças.
Aplicação em automóveis: Os materiais PP possuem uma vasta gama de fontes, baixa densidade e podem ser modificados para melhorar as suas propriedades físicas e químicas. Pode reduzir custos, reduzir o peso e reduzir o consumo de combustível sem reduzir as propriedades mecânicas. Por exemplo, o ventilador de arrefecimento automóvel injetado com materiais PP preenchidos com pó de talco não só é leve e com baixo ruído, como também melhora a eficiência do arrefecimento.
23 campos de aplicação do caulino
(1) Indústria cerâmica
A indústria cerâmica é a primeira indústria a utilizar caulino e a indústria com maior quantidade de caulino. A quantidade geral é de 20% a 30% da fórmula. O papel do caulino na cerâmica é introduzir Al2O3, o que pode melhorar a sua estabilidade química e resistência à sinterização.
(2) Borracha
O enchimento de caulino na mistura coloidal de borracha pode aumentar a estabilidade química, a resistência ao desgaste e a resistência mecânica da borracha, prolongar o tempo de endurecimento e melhorar as propriedades reológicas, as propriedades de mistura e as propriedades de vulcanização da borracha, aumentar a viscosidade do produto não vulcanizado , e evitar que se afunde, desmorone, flacidez, deformação, tubos planos, etc.
(3) Pigmentos de tinta
O caulino tem sido utilizado como carga para tintas e vernizes desde há muito tempo devido à sua cor branca, baixo preço, boa fluidez, propriedades químicas estáveis e grande capacidade de troca catiónica superficial.
(4) Materiais refractários
O caulino tem boas propriedades refratárias e é frequentemente utilizado para produzir produtos refratários.
(5) Catalisadores
O caulino pode ser utilizado diretamente ou após modificação ácida ou alcalina como matriz catalítica, ou pode ser sintetizado em peneiras moleculares ou catalisadores contendo peneiras moleculares do tipo Y através da tecnologia de cristalização in-situ.
(6) Materiais do cabo
A produção de cabos de elevado isolamento requer a adição de quantidades excessivas de melhoradores de desempenho elétrico.
(7) Campo de lubrificação
O caulino apresenta uma estrutura em camadas e partículas de pequeno tamanho, o que lhe confere uma boa lubricidade.
(8) Tratamento de águas residuais de metais pesados
O caulino possui reservas abundantes, amplas fontes e preços baixos. A sua estrutura bidimensional natural em camadas proporciona uma grande área superficial específica e um bom desempenho de adsorção.
(9) Utilização de recursos secundários
O caulino modificado é também utilizado na área de utilização de recursos secundários para recuperar iões metálicos.
(10) Tratamento de produtos petrolíferos degradados
Atualmente, o método mais utilizado para tratar produtos petrolíferos degradados é a regeneração por adsorção, que é feita principalmente de adsorventes de sílica-alumina feitos de bentonite processada, caulino, etc.
(11) Materiais de armazenamento térmico de mudança de fase de construção
Utilizando dimetilsulfóxido (DMSO) como agente de intercalação, o caulino à base de carvão foi intercalado e modificado pelo método de intercalação por fusão, e o caulino intercalado foi utilizado como matriz.
(12) Materiais de armazenamento de energia solar
Utilizando caulino e estearato de sódio como matéria-prima, é preparado um novo tipo de material de armazenamento de calor com mudança de fase de caulino/estearato de sódio.
(13) Peneiras moleculares
O caulino é abundante em reservas, tem um preço barato e tem um elevado teor de alumínio-silício, o que o torna uma boa matéria-prima para a preparação de peneiras moleculares.
(14) Materiais de intercalação orgânica de caulinita
O método de intercalação envolve geralmente a inserção de moléculas orgânicas ou polímeros em camadas em materiais inorgânicos em camadas para preparar materiais compósitos de intercalação.
(15) Nanomateriais
Devido ao seu tamanho especial, os nanomateriais têm muitas propriedades únicas, como a proteção contra os raios ultravioleta e as ondas eletromagnéticas, e são utilizados nas indústrias militar, de comunicação, de informática e outras; adicionar nanoargila no processo de produção de bebedouros e frigoríficos tem efeitos antibacterianos e desinfetantes; adicionar nanoargila na produção de cerâmica pode aumentar a resistência da cerâmica em 50 vezes e pode ser utilizada no fabrico de peças de motores.
(16) Preparação de fibra de vidro
O caulino é uma importante matéria-prima para a preparação de fibra de vidro, fornecendo Al2O3 e SiO2 para a fibra de vidro.
(17) Materiais de sílica mesoporosa
Os materiais mesoporosos são materiais com tamanhos de poros de 2 a 50 nm. Possuem grande porosidade, capacidade de adsorção e área superficial específica.
(18) Materiais hemostáticos
A hemorragia descontrolada após trauma é a principal causa de elevada mortalidade. Com base na capacidade do agente hemostático natural daizheshi para controlar a hemorragia, foi sintetizado com sucesso um novo tipo de material compósito nanoargila de óxido de ferro/caulim.
(19) Transportador de droga
O caulino é um cristal em camadas 1:1 com um arranjo compacto e uniforme e uma grande área superficial específica. É frequentemente utilizado como material de libertação sustentada.
(20) Material antibacteriano
(21) Engenharia de tecidos
Utilizando caulino como aglutinante, uma estrutura tridimensional de MBG com excelente resistência mecânica, capacidade de mineralização e boa resposta celular foi preparada com sucesso utilizando um método de modelo de espuma de poliuretano (PU) modificado.
(22) Cosméticos
O caulino pode ser utilizado como aditivo em cosméticos para aumentar a absorção de óleo e água, aumentar a afinidade dos cosméticos com a pele e melhorar a função hidratante.
(23) Aplicação de caulino na indústria de fabrico de papel
Na indústria de fabrico de papel, o mercado internacional de caulino é relativamente próspero e o seu volume de vendas excede o da cerâmica, borracha, tintas, plásticos, materiais refractários e outras indústrias.
Modificação de superfície de materiais de ânodo de grafite
A grafite é o primeiro material de elétrodo negativo para baterias de iões de lítio a ser aplicado comercialmente. Após três décadas de desenvolvimento, o grafite é ainda o material de elétrodo negativo mais fiável e amplamente utilizado.
A grafite apresenta uma boa estrutura em camadas, com átomos de carbono dispostos de forma hexagonal e que se estendem numa direção bidimensional. Como material de elétrodo negativo para baterias de iões de lítio, o grafite tem uma elevada seletividade para eletrólitos, baixo desempenho de carga e descarga de alta corrente e, durante o primeiro processo de carga e descarga, os iões de lítio solvatados serão inseridos nas camadas intermédias de grafite, reduzidos e decompostos para produzem novas substâncias, provocando a expansão de volume, o que pode levar diretamente ao colapso da camada de grafite e deteriorar o desempenho do ciclo do elétrodo. Assim, é necessário modificar a grafite para melhorar a sua capacidade específica reversível, melhorar a qualidade do filme SEI, aumentar a compatibilidade da grafite com o eletrólito e melhorar o desempenho do seu ciclo. Atualmente, a modificação da superfície dos elétrodos negativos de grafite divide-se principalmente em moagem mecânica de esferas, tratamento de oxidação e halogenação de superfícies, revestimento de superfícies, dopagem de elementos e outros meios.
Método mecânico de moagem de bolas
O método mecânico de moagem de bolas consiste em alterar a estrutura e a morfologia da superfície do elétrodo negativo de grafite por meios físicos para aumentar a área de superfície e a área de contacto, melhorando assim a eficiência de armazenamento e libertação de iões de lítio.
1.º Reduzir o tamanho das partículas: A moagem mecânica de bolas pode reduzir significativamente o tamanho das partículas de grafite, de modo a que o material do elétrodo negativo de grafite tenha uma maior área de superfície específica. O tamanho de partícula mais pequeno conduz à rápida difusão dos iões de lítio e melhora o desempenho da taxa da bateria.
2.º Introduzir novas fases: Durante o processo de moagem de bolas, as partículas de grafite podem sofrer mudanças de fase devido a forças mecânicas, como a introdução de novas fases, como as fases romboédricas.
3.º Aumentar a porosidade: A moagem de bolas também produzirá um grande número de microporos e defeitos na superfície das partículas de grafite. Estas estruturas de poros podem servir como canais rápidos para os iões de lítio, melhorando a taxa de difusão dos iões de lítio e a eficiência de carga e descarga da bateria.
4.º Melhorar a condutividade: Embora a moagem mecânica de bolas em si não altere diretamente a condutividade da grafite, ao reduzir o tamanho da partícula e introduzir uma estrutura de poros, o contacto entre o elétrodo negativo de grafite e o eletrólito pode ser mais suficiente , melhorando assim a condutividade e o desempenho eletroquímico da bateria.
Tratamento de oxidação e halogenação de superfície
O tratamento de oxidação e halogenação pode melhorar as propriedades químicas interfaciais dos materiais de elétrodo negativo de grafite.
1. Oxidação de superfície
A oxidação superficial inclui geralmente a oxidação em fase gasosa e a oxidação em fase líquida.
2. Halogenação de superfície
Através do tratamento de halogenação, é formada uma estrutura CF na superfície do grafite natural, o que pode aumentar a estabilidade estrutural do grafite e evitar que os flocos de grafite caiam durante o ciclo.
Revestimento de superfície
A modificação do revestimento superficial de materiais de elétrodo negativo de grafite inclui principalmente o revestimento de material de carbono, metal ou não metálico e o seu revestimento de óxido e revestimento de polímero. O objetivo de melhorar a capacidade específica reversível, a eficiência do primeiro coulomb, o desempenho do ciclo e o desempenho de carga e descarga de alta corrente do elétrodo é alcançado através do revestimento superficial.
1. Revestimento de material de carbono
Uma camada de carbono amorfo é revestida na camada exterior de grafite para fazer um material compósito C/C com uma estrutura "core-shell", de modo a que o carbono amorfo entre em contacto com o solvente, evite o contacto direto entre o solvente e a grafite, e evita a esfoliação da camada de grafite provocada pela co-incorporação das moléculas do solvente.
2.º Metal ou não metal e o seu revestimento de óxido
O metal e o seu revestimento de óxido são obtidos principalmente pela deposição de uma camada de metal ou óxido metálico na superfície do grafite. O metal de revestimento pode aumentar o coeficiente de difusão dos iões de lítio no material e melhorar o desempenho da taxa do elétrodo.
O revestimento de óxido não metálico, como o Al2O3, Al2O3 amorfo que reveste a superfície de grafite pode melhorar a molhabilidade do eletrólito, reduzir a resistência à difusão dos iões de lítio e inibir eficazmente o crescimento dos dendritos de lítio, melhorando assim as propriedades eletroquímicas dos materiais de grafite.
3. Revestimento de polímero
Os óxidos inorgânicos ou revestimentos metálicos são frágeis, difíceis de revestir uniformemente e facilmente danificados. Estudos demonstraram que a grafite revestida com sais de ácidos orgânicos contendo ligações duplas carbono-carbono é mais eficaz na melhoria do desempenho eletroquímico.
O papel do sulfato de bário, do pó de mica e do caulino nos revestimentos em pó
Os enchimentos em tintas em pó podem não só reduzir os custos, como também desempenhar um grande papel na melhoria do desempenho dos produtos de revestimento. Como melhorar a resistência ao desgaste e aos riscos do revestimento, reduzir a flacidez do revestimento durante o nivelamento do fundido, melhorar a resistência à corrosão e melhorar a resistência à humidade.
Ao selecionar cargas para revestimentos em pó, fatores como a densidade, o desempenho da dispersão, a distribuição do tamanho das partículas e a pureza precisam de ser considerados. De um modo geral, quanto maior for a densidade, menor será a cobertura do revestimento em pó; a dispersão de partículas grandes é melhor do que a de partículas pequenas; o enchimento é quimicamente inerte e pode evitar reagir com certos componentes da fórmula em pó, como os pigmentos; a cor do enchimento deve ser o mais branca possível. Os materiais em pó de enchimento normalmente utilizados nos revestimentos em pó são principalmente carbonato de cálcio, sulfato de bário, talco, pó de mica, caulino, sílica, volastonita, etc.
Aplicação de sulfato de bário em tintas em pó
O sulfato de bário utilizado como pigmento nos revestimentos é de dois tipos: natural e sintético. O produto natural é designado por pó de barita e o produto sintético é designado por sulfato de bário precipitado.
Nas tintas em pó, o sulfato de bário precipitado pode melhorar o nivelamento e a retenção de brilho dos revestimentos em pó e tem uma boa compatibilidade com todos os pigmentos. Pode fazer com que os revestimentos em pó atinjam a espessura de revestimento ideal e uma elevada taxa de revestimento em pó no processo de pulverização.
A carga em pó de barita é utilizada principalmente em primários industriais e revestimentos intermédios automóveis que exigem uma elevada resistência de revestimento, um elevado poder de enchimento e uma elevada inércia química, sendo também utilizada em acabamentos que exigem um maior brilho. Na tinta de látex, devido ao elevado índice de refração da barite (1,637), o pó fino de barite pode ter a função de pigmento branco translúcido e pode substituir parte do dióxido de titânio nos revestimentos.
O sulfato de bário ultrafino possui características de grande quantidade de enchimento, bom brilho, bom nivelamento, forte retenção de brilho e boa compatibilidade com todos os pigmentos. É o enchimento mais ideal para revestimentos em pó.
Aplicação de pó de mica em revestimentos em pó
O pó de mica é uma composição complexa de silicato, as partículas são escamosas, a resistência ao calor, a resistência aos ácidos e aos álcalis são excelentes e afeta a fluidez de fusão dos revestimentos em pó. É geralmente utilizado em revestimentos em pó isolantes e resistentes à temperatura e pode ser utilizado como enchimento para pó de textura.
Aplicação de Caulino em Tintas em Pó
O caulino pode melhorar as propriedades de tixotropia e anti-sedimentação. A argila calcinada não tem qualquer efeito nas propriedades reológicas, mas pode ter um efeito mate, aumentar o poder de cobertura e aumentar a brancura como a argila não tratada, que é semelhante ao pó de talco.
O caulino tem geralmente uma elevada absorção de água e não é adequado para melhorar a tixotropia dos revestimentos e preparar revestimentos hidrófobos. O tamanho das partículas dos produtos de caulino situa-se entre 0,2 e 1 μm. O caulino com partículas grandes tem uma baixa absorção de água e um bom efeito mate. O caulino com um tamanho de partícula pequeno (inferior a 1 μm) pode ser utilizado para revestimentos semibrilhantes e revestimentos interiores.
O caulino é também chamado de silicato de alumínio hidratado. De acordo com diferentes métodos de processamento, o caulino pode ser dividido em caulino calcinado e caulino lavado. De um modo geral, a absorção de óleo, a opacidade, a porosidade, a dureza e a brancura do caulino calcinado são superiores às do caulino lavado, mas o preço é também superior ao do caulino lavado.
14 aplicações de negro de fumo branco
Aplicação em pneus
A sílica é utilizada como agente de reforço, sendo que a maior quantidade está na área da borracha, sendo responsável por 70% do total. A sílica pode melhorar muito as propriedades físicas da borracha, reduzir a histerese da borracha e reduzir a resistência ao rolamento do pneu sem perder a sua propriedade antiderrapante.
Aplicação em antiespumantes
Existem geralmente dois tipos de sílica pirogénica: hidrofílica e hidrofóbica. O produto hidrófobo é obtido por tratamento químico superficial do produto hidrófilo.
Aplicação na indústria de tintas e revestimentos
A sílica pode ser utilizada como aditivo reológico, agente anti-sedimentação, dispersante e agente de fosqueamento na produção de revestimentos, desempenhando o papel de espessante, anti-sedimentação, tixotropia e fosqueamento. Pode também melhorar a resistência às intempéries e aos riscos do revestimento, melhorar a força de adesão entre o revestimento e o substrato e a dureza do revestimento, melhorar a resistência ao envelhecimento do revestimento e melhorar a absorção ultravioleta e as características de reflexão da luz infravermelha .
Aplicação em embalagens eletrónicas
Ao dispersar totalmente a sílica pirogénica tratada com superfície ativa na matriz de cola de encapsulamento de resina epóxi modificada com silicone, o tempo de cura do material de encapsulamento pode ser bastante reduzido (2,0-2,5 h) e a temperatura de cura pode ser reduzido à temperatura ambiente, para que o desempenho de vedação do dispositivo OLED seja significativamente melhorado
Aplicação em plásticos
A sílica é também frequentemente utilizada em novos plásticos. A adição de uma pequena quantidade de sílica durante a mistura do plástico produzirá um efeito de reforço significativo, melhorará a dureza e as propriedades mecânicas do material, melhorando assim a tecnologia de processamento e o desempenho do produto.
Aplicação em cerâmica
A utilização de sílica pirogénica em vez de nano-Al2O3 para adicionar à porcelana 95 pode não só desempenhar o papel de nanopartículas, mas também ser uma partícula de segunda fase, que não só melhora a resistência e tenacidade dos materiais cerâmicos, como também melhora a dureza e elasticidade módulo do material. O efeito é mais ideal do que adicionar Al2O3.
Aplicação na indústria de fabrico de papel
Na indústria de fabrico de papel, os produtos de sílica pirogénica podem ser utilizados como agentes de colagem de papel para melhorar a brancura e a opacidade do papel e para melhorar a resistência ao óleo, ao desgaste, ao toque, à impressão e ao brilho. Também pode ser utilizado para secar desenhos, o que pode tornar a qualidade da superfície do papel boa, a tinta estável e o verso sem fissuras.
Aplicação em pasta de dentes
A sílica precipitada é o principal tipo de agente de fricção para a pasta de dentes atualmente. A sílica precipitada tem uma grande área superficial específica total, uma forte capacidade de adsorção, mais substâncias adsorvidas e partículas uniformes, o que contribui para melhorar a transparência. Devido às suas propriedades estáveis, não tóxicas e inofensivas, é uma boa matéria-prima para a pasta de dentes.
Aplicação em cosméticos
As excelentes propriedades da sílica, como a não toxicidade, o inodoro e a fácil coloração, tornam-na muito utilizada na indústria cosmética. A sílica é utilizada em produtos para a pele e cosméticos para tornar a pele suave e macia ("efeito rolamento de esferas"), e o "efeito de focagem suave" produzido faz com que a luz irradiada na superfície da pele seja distribuída uniformemente, de modo que as rugas e manchas na pele não é facilmente detectada.
Aplicação de negro de fumo branco em calçado de borracha
O negro de fumo branco tem uma escuridão elevada e partículas finas. A borracha vulcanizada feita com negro de fumo branco transparente tem uma elevada transparência e pode melhorar as propriedades físicas abrangentes da borracha.
Aplicação na indústria farmacêutica
O negro de fumo branco possui inércia fisiológica, elevada capacidade de absorção, dispersibilidade e propriedades de espessamento, e tem sido amplamente utilizado em preparações farmacêuticas.
Aplicação em tinta
A sílica também é utilizada para controlar o fluxo de tinta da impressora, de modo a que não possa fluir ou ceder arbitrariamente para obter uma impressão nítida. Nas latas de bebidas, controla a utilização de revestimento por pulverização de alta velocidade. A sílica pirogénica é também utilizada como dispersante e agente de controlo de fluxo no toner de fotocopiadoras e impressoras a laser.
Aplicação em pesticidas
A sílica pode ser utilizada em pesticidas para herbicidas e inseticidas. A adição de uma pequena quantidade de sílica pirogénica e sílica precipitada à mistura de dois herbicidas comuns, a dinitroanilina e a ureia, evitará a aglomeração da mistura.
Aplicação nas necessidades diárias
Os sacos para embalagens de alimentos com adição de sílica podem manter as frutas e os legumes frescos. O negro de fumo branco pode também ser utilizado como fungicida altamente eficaz para prevenir e tratar diversas doenças da fruta; na produção de bebidas alcoólicas, a adição de uma pequena quantidade de negro de fumo branco pode purificar a cerveja e prolongar a vida útil.
Modificador de superfície em pó
A modificação do revestimento superficial significa que o modificador de superfície não tem qualquer reação química com a superfície da partícula, e o revestimento e a partícula estão ligados pela força de van der Waals. Este método é aplicável à modificação superficial de quase todos os tipos de partículas inorgânicas. Este método utiliza principalmente compostos inorgânicos ou compostos orgânicos para revestir a superfície das partículas de forma a enfraquecer a aglomeração das partículas. Além disso, o revestimento gera repulsão estérica, o que torna muito difícil a reaglomeração das partículas. Os modificadores utilizados para a modificação do revestimento incluem tensioactivos, hiperdispersantes, substâncias inorgânicas, etc.
A modificação química da superfície é completada por reação química ou adsorção química entre o modificador de superfície e a superfície da partícula. A modificação mecanoquímica refere-se a um método de modificação que altera a estrutura da rede mineral, a forma do cristal, etc. a dissolução de partículas, térmica decomposição, gera radicais livres ou iões, aumenta a atividade superficial dos minerais e promove a reação ou adesão mútua de minerais e outras substâncias para atingir o objetivo de modificação da superfície.
O método de reação de precipitação consiste em adicionar um precipitante a uma solução contendo partículas de pó, ou adicionar uma substância que possa desencadear a geração de um precipitante no sistema de reação, de modo a que os iões modificados sofram uma reação de precipitação e precipitem na superfície das partículas, revestindo assim as partículas. O método de precipitação pode ser dividido principalmente em método de precipitação direta, método de precipitação uniforme, método de precipitação não uniforme, método de co-precipitação, método de hidrólise, etc.
A modificação da cápsula é um método de modificação da superfície que cobre a superfície das partículas de pó com uma espessura de película uniforme e certa. O método de modificação de alta energia é um método de modificação iniciando a reação de polimerização por plasma ou tratamento por radiação.
Existem muitos tipos de modificadores de superfície e ainda não existe um padrão de classificação unificado. De acordo com as propriedades químicas do modificador de superfície, este pode ser dividido em modificadores orgânicos e modificadores inorgânicos, que são utilizados para a modificação de superfícies orgânicas e modificação de superfícies inorgânicas de pós, respetivamente. Os modificadores de superfície incluem agentes de acoplamento, tensioativos, oligómeros de poliolefina, modificadores inorgânicos, etc.
A modificação superficial dos pós é amplamente conseguida através da ação de modificadores de superfície na superfície dos pós. Portanto, a formulação de modificadores de superfície (variedade, dosagem e utilização) tem uma influência importante no efeito de modificação da superfície do pó e no desempenho de aplicação dos produtos modificados. A formulação dos modificadores de superfície é altamente direcionada, ou seja, possui as características de “uma chave para abrir uma fechadura”. A formulação de modificadores de superfície inclui a seleção de variedades, a determinação da dosagem e a utilização.
Variedades de modificadores de superfície
As principais considerações para a seleção de variedades de modificadores de superfície são as propriedades das matérias-primas em pó, a finalidade ou o campo de aplicação do produto e fatores como o processo, o preço e a proteção ambiental.
Dosagem de modificadores de superfície
Teoricamente, a dosagem necessária para conseguir a adsorção de monocamada na superfície da partícula é a dosagem ideal, que está relacionada com a área superficial específica das matérias-primas em pó e com a área da secção transversal das moléculas modificadoras de superfície, mas esta dosagem não é necessariamente a dosagem de modificadores de superfície quando se atinge 100% de cobertura. Para a modificação de revestimento de superfície inorgânico, diferentes taxas de revestimento e espessuras de camada de revestimento podem apresentar características diferentes, tais como cor, brilho, etc. . Isto porque a dosagem do modificador de superfície não está apenas relacionada com a uniformidade da dispersão e revestimento do modificador de superfície durante a modificação da superfície, mas também com os requisitos específicos do sistema de aplicação para as propriedades de superfície e indicadores técnicos dos materiais em pó bruto .
Como utilizar o modificador de superfície
Um bom método de utilização pode melhorar a dispersão do modificador de superfície e o efeito de modificação de superfície do pó. Pelo contrário, a utilização indevida pode aumentar a dosagem do modificador de superfície e o efeito da modificação não atingirá o fim esperado. A utilização do modificador de superfície inclui os métodos de preparação, dispersão e adição, bem como a ordem de adição quando se utilizam mais de dois modificadores de superfície.