Năm loại phương pháp biến tính phổ biến đối với đất sét cao lanh
Trong quá trình ứng dụng cao lanh, biến tính là một phương pháp xử lý sâu quan trọng. Nó dựa trên các nhóm hoạt tính của cao lanh (bao gồm nhóm rượu nhôm, nhóm chức silanol, v.v.) và thay đổi đặc tính quá trình của cao lanh thông qua các phương pháp cơ học, vật lý và hóa học. , để đáp ứng yêu cầu ứng dụng của nó trong sản xuất ở các lĩnh vực và ngành nghề khác nhau.
1. Biến đổi nhiệt
Quá trình biến đổi nhiệt chủ yếu loại bỏ một phần hoặc toàn bộ -OH khỏi bề mặt cao lanh thông qua quá trình nung ở nhiệt độ cao, từ đó làm thay đổi tính chất bề mặt của cao lanh và làm cho nó có độ trắng cao hơn, cách nhiệt và ổn định nhiệt tốt hơn. Áp dụng nó làm chất độn cho lớp phủ, cao su, nhựa và sơn có thể cải thiện hiệu suất của các sản phẩm tương ứng.
2. Biến tính axit-bazơ
Biến tính axit có nghĩa là trong quá trình nung cao lanh, môi trường hóa học của Al trong quá trình chuyển pha là khác nhau khiến Al trong đó có khả năng phản ứng axit. Biến tính kiềm có nghĩa là trong quá trình nung cao lanh, môi trường hóa học của Si sẽ khác nhau trong quá trình chuyển pha. SiO2 trong cao lanh được nung ở nhiệt độ cao để kích hoạt nó, do đó silicon hoạt hóa trong cao lanh phản ứng với các chất kiềm để đạt được mục đích biến tính.
Sau khi biến đổi axit-bazơ, kích thước lỗ rỗng của cao lanh tăng lên, sự phân bố lỗ chân lông tập trung hơn và diện tích bề mặt riêng tăng lên rất nhiều. Sử dụng cao lanh biến tính axit-bazơ làm chất độn có thể cải thiện tính năng kín khí của vật liệu composite.
3. Sửa đổi bề mặt
Biến đổi bề mặt đề cập đến quá trình phủ một số chất hữu cơ hoặc vô cơ lên bề mặt hạt cao lanh thông qua sự hấp phụ vật lý hoặc hóa học, từ đó biến đổi cao lanh. Đây hiện là phương pháp biến tính quan trọng nhất của cao lanh. Các chất biến tính bề mặt thường được sử dụng chủ yếu bao gồm các chất liên kết silane, silicone (dầu) hoặc nhựa silicone, chất hoạt động bề mặt và axit hữu cơ.
Chất liên kết silane là chất biến tính bề mặt được sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất cho chất độn cao lanh. Quá trình điều trị tương đối đơn giản. Nói chung, bột cao lanh và chất liên kết silan đã chuẩn bị sẵn được thêm vào máy cải tiến để xử lý lớp phủ bề mặt. Quá trình này có thể được thực hiện liên tục hoặc theo đợt.
Sau khi biến tính bề mặt, cao lanh có tính kỵ nước và ưa mỡ tốt, độ phân tán tốt hơn trong nền polyme, ít bị kết tụ và có khả năng tương thích tốt hơn với polyme. Cao lanh phủ bề mặt được sử dụng làm chất độn để lấp đầy nhựa, cao su và các polyme khác nhằm cải thiện tính chất cơ học và tính chất rào cản khí của nhựa và vật liệu tổng hợp cao su.
4. Sửa đổi xen kẽ
Do cấu trúc đặc biệt nên cao lanh có liên kết hydro giữa các lớp và liên kết cộng hóa trị mạnh trong các lớp, hai mặt của lớp lần lượt là lớp nguyên tử tứ diện silicon-oxy và lớp hydroxyl bát diện nhôm-oxy nên chỉ có một một vài cái có tính cực cao. Chỉ những chất có trọng lượng phân tử nhỏ mới có thể đưa vào các lớp cao lanh như DMSO, formamide (FA), kali axetat, hydrazine, v.v. Các đại phân tử hữu cơ khác cần hai hoặc nhiều lần xen kẽ để đi vào các lớp cao lanh. Hơn nữa, cái sau cần được đưa vào lớp cao lanh bằng cách dịch chuyển hoặc cuốn theo tiền chất.
Công nghệ biến đổi xen kẽ là công nghệ biến đổi bề mặt cao lanh được sử dụng rộng rãi trong điều chế cao lanh có kích thước nano. Sau khi xen, khoảng cách giữa các lớp cao lanh tăng lên. Sau khi xen và bong tróc, kích thước hạt cao lanh nhỏ hơn và diện tích bề mặt riêng lớn hơn. Sử dụng cao lanh đầu tiên được xen kẽ sau đó bóc ra làm chất độn để cải thiện độ kín khí của vật liệu composite hiện là phương pháp quan trọng để cải thiện độ kín khí của vật liệu composite.
5. Biến đổi cơ hóa
Phương pháp biến đổi cơ hóa học về cơ bản sử dụng năng lượng cơ học để kích hoạt các hạt và chất biến tính bề mặt nhằm đạt được mục đích chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng hóa học. Điều này có thể đạt được thông qua việc khuấy, va đập, mài cơ học mạnh, v.v. hoặc với sự trợ giúp của lực cơ học bên ngoài. Bề mặt của các hạt bột được phủ một lớp hạt bột mịn hơn hoặc có chức năng. Phương pháp biến đổi hóa học cơ học sử dụng các máy móc và quy trình biến đổi khác nhau nên hiệu quả biến đổi của bột cũng khác nhau.
Độ dẫn nhiệt của vật liệu giao diện nhiệt có liên quan đến chất độn
Vật liệu giao diện nhiệt không chỉ được sử dụng rộng rãi để tản nhiệt của thiết bị điện tử mà còn có nhu cầu ngày càng tăng về truyền thông 5G, phương tiện năng lượng mới, v.v. Ngoài ra, chúng còn có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết bị quân sự và hàng không vũ trụ.
Là một loại vật liệu dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt đương nhiên là chỉ số kỹ thuật quan trọng nhất của vật liệu giao diện nhiệt. Các vật liệu giao diện nhiệt thường được sử dụng chủ yếu là các loại được làm đầy, chủ yếu được điều chế bằng cách đổ đầy ma trận polymer bằng chất độn dẫn nhiệt cao.
Thông thường, độ dẫn nhiệt vốn có của nền polyme tương đối thấp (khoảng 0,2W/(m·K)). Do đó, độ dẫn nhiệt của vật liệu giao diện nhiệt thường được xác định bởi chất độn.
Các loại khác nhau có độ dẫn nhiệt khác nhau
Chất độn dẫn nhiệt thường được sử dụng có thể chủ yếu được chia thành: chất độn dẫn nhiệt kim loại, chất độn dẫn nhiệt vật liệu carbon và chất độn dẫn nhiệt vô cơ.
Kim loại có tính dẫn nhiệt tốt và tính dẫn nhiệt cao nên thường được sử dụng làm chất độn dẫn nhiệt. Các chất độn dẫn nhiệt kim loại thường được sử dụng chủ yếu bao gồm bột vàng, bột bạc, bột đồng, bột nhôm, bột kẽm, bột niken và hợp kim có điểm nóng chảy thấp.
Vật liệu carbon nhìn chung có độ dẫn nhiệt cực cao, thậm chí còn tốt hơn cả chất độn kim loại. Độ dẫn nhiệt vốn có của chất độn carbon được thêm vào là một trong những thông số quan trọng nhất quyết định độ dẫn nhiệt của vật liệu tổng hợp polymer gốc carbon. Các vật liệu carbon thường được sử dụng bao gồm than chì, ống nano carbon, graphene, than chì mở rộng, sợi carbon và muội than. Trong số đó, ống nano carbon có độ dẫn nhiệt 3100-3500W/(m·K) và graphene có độ dẫn nhiệt 2000-5200W/(m·K), khiến chúng trở thành ứng cử viên đầy triển vọng cho các ứng dụng quản lý nhiệt.
Chất độn gốm không chỉ có tính dẫn nhiệt tốt mà còn có độ dẫn điện tương đối thấp. Chúng hiện là chất độn được sử dụng rộng rãi nhất. Chất độn gốm thường được sử dụng chủ yếu bao gồm oxit và nitrua. Các oxit bao gồm Al2O3, ZnO, MgO, v.v.; nitrit bao gồm: AlN, BN, v.v..
Hình dạng khác nhau, độ dẫn nhiệt khác nhau
Chất độn dẫn nhiệt có nhiều hình dạng khác nhau như hình cầu, không đều, dạng sợi và dạng vảy. So với vật liệu không chiều, vật liệu một chiều (như ống nano carbon, sợi carbon, v.v.) và vật liệu hai chiều (như graphene, boron nitride lục giác, alumina dạng mảnh, v.v.) với tỷ lệ khung hình cực cao có thể được sử dụng trong Diện tích tiếp xúc lớn hơn được hình thành giữa các chất độn cung cấp đường dẫn rộng hơn cho việc truyền phonon, giảm điện trở nhiệt tiếp xúc giao diện và có lợi cho việc xây dựng mạng dẫn nhiệt trong hệ thống. Tuy nhiên, vì chất độn hình cầu không làm tăng mạnh độ nhớt ở mức độ lấp đầy cao nên chúng được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp.
Kích thước khác nhau, độ dẫn nhiệt khác nhau
Kích thước của chất độn dẫn nhiệt cũng có tác động đáng kể đến độ dẫn nhiệt của composite dẫn nhiệt.
Khi chất độn có một kích thước duy nhất và lượng chất làm đầy như nhau, độ dẫn nhiệt của vật liệu tổng hợp chứa chất độn cỡ hạt lớn có xu hướng cao hơn so với vật liệu tổng hợp chứa chất độn cỡ hạt nhỏ. Điều này là do có ít tiếp xúc bề mặt giữa các hạt lớn hơn. Khả năng chịu nhiệt của giao diện thấp. Tuy nhiên, kích thước hạt không được quá lớn, nếu không thì chất độn không thể tạo thành lớp kín, không có lợi cho việc hình thành các đường dẫn nhiệt.
Mức độ biến đổi bề mặt khác nhau có độ dẫn nhiệt khác nhau
Để giải quyết vấn đề kháng nhiệt bề mặt, chức năng hóa học bề mặt của chất độn được coi là một phương pháp hiệu quả. Chức năng hóa học bề mặt của chất độn có thể tạo thành cầu nối cộng hóa trị giúp cải thiện độ bám dính giữa các bề mặt và giảm thiểu sự tán xạ phonon bề mặt bằng cách liên kết các bề mặt hạt-nhựa và hạt-hạt. Để cải thiện tính dẫn nhiệt của vật liệu tổng hợp polymer, các phương pháp xử lý bề mặt đã được áp dụng cho các chất độn khác nhau như ống nano boron nitride, graphene, v.v..
Độ tinh khiết khác nhau và độ dẫn nhiệt khác nhau
Các tạp chất trong chất độn không chỉ ảnh hưởng đến tính chất điện của vật liệu giao diện nhiệt mà còn có tác động nhất định đến hiệu suất của quy trình.
Sự khác biệt trong ứng dụng của tấm sapphire với các hướng tinh thể khác nhau
Sapphire là một tinh thể nhôm oxit. Nó có một hệ tinh thể lượng giác và cấu trúc lục giác. Cấu trúc tinh thể của nó bao gồm ba nguyên tử oxy và hai nguyên tử nhôm kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Nó được sắp xếp rất chặt chẽ và có chuỗi liên kết mạnh mẽ, có năng lượng mạng cao và hầu như không có tạp chất hoặc khuyết tật bên trong tinh thể, vì vậy nó có khả năng cách điện tuyệt vời, trong suốt, dẫn nhiệt tốt và đặc tính độ cứng cao, và được sử dụng rộng rãi làm cửa sổ quang học. và vật liệu nền hiệu suất cao. Tuy nhiên, cấu trúc phân tử của sapphire rất phức tạp và dị hướng. Việc xử lý và sử dụng các hướng tinh thể khác nhau có tác dụng rất khác nhau đối với các tính chất vật lý tương ứng, do đó cách sử dụng cũng khác nhau. Nói chung, chất nền sapphire có sẵn ở các hướng mặt phẳng C, R, A và M.
Ứng dụng của sapphire mặt C
Là chất bán dẫn có dải rộng thế hệ thứ ba, vật liệu gallium nitride (GaN) có các đặc tính như khoảng cách dải trực tiếp rộng, liên kết nguyên tử mạnh, độ dẫn nhiệt cao, ổn định hóa học tốt (hầu như không bị ăn mòn bởi bất kỳ axit nào) và bền với khả năng chống bức xạ tuyệt vời. , nó có triển vọng rộng lớn trong ứng dụng quang điện tử, thiết bị công suất cao nhiệt độ cao và thiết bị vi sóng tần số cao. Tuy nhiên, do nhiệt độ nóng chảy cao của GaN nên hiện nay rất khó thu được vật liệu đơn tinh thể có kích thước lớn. Do đó, một phương pháp phổ biến là thực hiện tăng trưởng dị thể trên các chất nền khác, có yêu cầu cao hơn đối với vật liệu nền.
Ứng dụng của sapphire mặt A
Do đặc tính toàn diện tuyệt vời, đặc biệt là độ truyền qua tuyệt vời, tinh thể đơn sapphire có thể tăng cường hiệu ứng xuyên thấu của tia hồng ngoại, khiến nó trở thành vật liệu cửa sổ hồng ngoại trung bình lý tưởng và được sử dụng rộng rãi trong thiết bị quang điện tử quân sự. Trong số đó, sapphire mặt A là bề mặt theo phương pháp tuyến của bề mặt cực (phía C) và là bề mặt không phân cực. Nói chung, chất lượng của tinh thể sapphire phát triển theo hướng a sẽ tốt hơn so với tinh thể phát triển theo hướng c. Nó có ít sai lệch hơn, ít cấu trúc khảm hơn và cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh hơn, v.v., do đó nó có hiệu suất truyền ánh sáng tốt hơn. Đồng thời, do bề mặt A sử dụng phương pháp liên kết nguyên tử Al-O-Al-O nên độ cứng và khả năng chống mài mòn của sapphire hướng a cao hơn đáng kể so với sapphire hướng c. Do đó, tấm wafer hướng A chủ yếu được sử dụng làm vật liệu cửa sổ; Ngoài ra, sapphire hướng A còn có hằng số điện môi đồng nhất và đặc tính cách điện cao nên có thể được sử dụng trong công nghệ vi điện tử lai và cũng có thể được sử dụng để phát triển các chất siêu dẫn cao.
Ứng dụng sapphire bề mặt R/bề mặt M
Mặt phẳng R là mặt phẳng không phân cực của sapphire. Do đó, những thay đổi về vị trí của mặt phẳng R trong thiết bị sapphire mang lại cho nó các đặc tính cơ, nhiệt, điện và quang khác nhau. Nói chung, chất nền sapphire mặt phẳng R được ưu tiên cho sự lắng đọng silicon dị thể, chủ yếu để sản xuất các ứng dụng mạch tích hợp bán dẫn, vi sóng và vi điện tử. Sự tăng trưởng cơ chất loại R cũng có thể được sử dụng. Với sự phổ biến hiện nay của điện thoại thông minh và hệ thống máy tính bảng, chất nền sapphire bề mặt R đã thay thế các thiết bị SAW phức hợp hiện có được sử dụng trong điện thoại thông minh và máy tính bảng, cung cấp chất nền thiết bị có thể cải thiện hiệu suất.
Ngoài ra, khi mặt phẳng R hoặc mặt phẳng M được sử dụng để phát triển các lớp epiticular không phân cực/bán phân cực, so với chất nền sapphire mặt phẳng C, nó có thể cải thiện một phần hoặc thậm chí hoàn toàn các vấn đề do trường phân cực gây ra trong thiết bị phát ra ánh sáng. Vì vậy, vật liệu nền được sử dụng làm đèn LED có thể giúp cải thiện hiệu suất phát sáng. Tuy nhiên, khi gia công hoặc cắt chọn mặt m vì bề mặt cắt dễ bị nứt và khó chuẩn bị được bề mặt chất lượng cao.
Làm thế nào để chọn một máy nghiền phản lực phù hợp dựa trên đặc tính bột?
Với sự phát triển của công nghệ công nghiệp, bột micro-nano có hiệu ứng khối lượng và hiệu ứng bề mặt đặc biệt, đồng thời các tính chất quang, từ, âm, điện và cơ của chúng rất khác so với điều kiện thông thường và được sử dụng làm chìa khóa cho nhiều vật liệu chức năng mới. Dựa trên các nguyên liệu thô cơ bản, công nghệ xử lý bột micro-nano tương ứng cũng đã đạt được sự phát triển chưa từng có. Máy nghiền phản lực (máy nghiền phản lực) sử dụng luồng không khí tốc độ cao để làm cho vật liệu va chạm, va đập và cắt với các bộ phận chịu va đập. Chúng không chỉ có thể tạo ra các hạt mịn với sự phân bố hẹp mà còn có bề mặt hạt sạch và mịn, hình dạng hạt đều đặn, độ phân tán tốt và hoạt tính cao. bột micro-nano và toàn bộ hệ thống nghiền áp dụng chế độ nghiền khép kín để giảm ô nhiễm bụi, đồng thời, mức độ ô nhiễm của vật liệu được nghiền nhỏ.
Tuy nhiên, vì có nhiều loại máy nghiền không khí với nguyên lý làm việc khác nhau và hiệu ứng nghiền khác nhau đối với các loại vật liệu khác nhau nên cần phải chọn máy nghiền không khí phù hợp theo các vật liệu khác nhau. Hiện nay, theo cấu trúc hoặc phương pháp làm việc khác nhau của máy nghiền phản lực, chúng thường có thể được chia thành: loại va chạm, loại phẳng, loại tầng sôi, loại ống tuần hoàn và loại mục tiêu, v.v. Trên cơ sở này, nó cũng có thể được phân loại theo đặc tính vật liệu. , áp dụng các phương pháp như nghiền luồng khí đông lạnh ở nhiệt độ thấp và bảo vệ khí trơ để tối ưu hóa hơn nữa hiệu quả nghiền của máy nghiền luồng khí.
Máy nghiền luồng không khí va chạm
Máy nghiền phản lực đối lập còn được gọi là máy nghiền phản lực đối lập và máy nghiền phản lực ngược. Khi thiết bị hoạt động, hai vật liệu được tăng tốc và luồng không khí tốc độ cao gặp nhau tại một điểm nhất định trên đường thẳng nằm ngang và va chạm để hoàn tất quá trình nghiền. Các hạt mịn được nghiền nhỏ đi vào bộ phân loại bên ngoài nhờ luồng không khí dưới tác động của rôto phân loại và đi qua luồng không khí. tách rắn và trở thành một sản phẩm. Các hạt thô vẫn ở rìa buồng phân loại và quay trở lại buồng nghiền để nghiền tiếp cho đến khi đạt yêu cầu về kích thước hạt và đi vào máy phân loại bên ngoài.
Máy nghiền phản lực xoắn ốc
Máy nghiền phản lực xoắn ốc, còn được gọi là máy nghiền phản lực đĩa ngang, Đây là máy nghiền phản lực sớm nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp. Thành phần chính của máy nghiền luồng khí phẳng thông thường là buồng nghiền dạng đĩa, xung quanh được bố trí một số (6 đến 24) vòi phun chất lỏng làm việc áp suất cao, bộ cấp liệu bằng ống Venturi, bộ thu thành phẩm, v.v. ở một góc nhất định. Vật liệu được nghiền đi vào ống venturi được dẫn động bằng khí. Sử dụng cấu trúc đặc biệt của ống venturi, vật liệu được tăng tốc tới tốc độ siêu âm rồi đi vào buồng nghiền. Trong buồng nghiền, vật liệu chuyển động theo chuyển động tròn được điều khiển bởi dòng xoáy tốc độ cao. Các hạt, hạt và thành trong của máy va chạm, va chạm, cọ sát vào nhau bị nghiền nát. Các hạt thô được ném về phía thành ngoại vi của buồng nghiền nhờ lực ly tâm để tuần hoàn và nghiền, trong khi các hạt mịn đi vào thiết bị phân tách lốc xoáy và được thu gom dưới tác động của luồng khí ly tâm.
Máy nghiền phản lực tầng sôi
Máy nghiền luồng không khí tầng sôi hiện là mô hình máy nghiền luồng không khí hàng đầu. Nó chủ yếu kết hợp nguyên lý phản lực với dòng khí phản lực mở rộng trong tầng sôi. Nó thường được sử dụng trong sản xuất nguyên liệu hóa học, thuốc, mỹ phẩm, gốm sứ tiên tiến, bột từ tính và các vật liệu khác. . Khi thiết bị hoạt động, không khí được phun vào khu vực nghiền thông qua một số vòi phun ngược và vật liệu được nghiền được tăng tốc bởi luồng không khí áp suất cao trong buồng nghiền để tạo thành trạng thái hóa lỏng. Sau đó các vật liệu được gia tốc va chạm và cọ xát với nhau tại điểm giao nhau của từng vòi phun để được nghiền nát. Các vật liệu mịn được nghiền nhỏ được luồng không khí đi lên mang đến bộ phân loại siêu mịn để phân loại. Các vật liệu mịn đáp ứng yêu cầu của sản phẩm sau đó được thu thập bằng thiết bị phân tách lốc xoáy, và các vật liệu thô sau khi lắng trở lại khu vực nghiền dưới tác dụng của trọng lực, quá trình nghiền tiếp tục.
5 loại chất biến tính bề mặt thường dùng cho đất sét cao lanh
Sau khi biến đổi bề mặt, bột cao lanh có thể kỵ nước, giảm năng lượng bề mặt, cải thiện độ phân tán và khả năng tương thích với vật liệu gốc polymer, để cải thiện hiệu suất toàn diện của vật liệu composite gốc polymer như nhựa và cao su.
Hiện nay, phương pháp biến tính chính của cao lanh là biến đổi hóa học bề mặt. Các chất biến tính bề mặt thường được sử dụng chủ yếu bao gồm các chất liên kết silane, silicon hữu cơ (dầu) hoặc nhựa silicon, chất hoạt động bề mặt và axit hữu cơ.
1. Các chất biến tính bề mặt đất sét cao lanh thường được sử dụng
(1) Chất ghép silane
Chất liên kết silane là chất biến tính bề mặt được sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất cho chất độn cao lanh. Do R của chất liên kết silane là một nhóm hữu cơ nên cao lanh nung có thể tương thích với các ma trận hữu cơ như cao su và nhựa sau khi biến tính bề mặt. . Khi sử dụng cao lanh biến tính làm chất độn trong cao su, nhóm R sẽ phản ứng với các đại phân tử cao su trong quá trình lưu hóa, do đó các phân tử cao lanh được phân tán hoàn toàn và tích hợp vào các phân tử ma trận cao su.
Quá trình xử lý bằng chất ghép silane tương đối đơn giản. Nói chung, bột cao lanh và chất liên kết silan đã chuẩn bị sẵn được thêm vào máy cải tiến để xử lý lớp phủ bề mặt. Quá trình này có thể được thực hiện liên tục hoặc theo đợt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý cuối cùng chủ yếu là kích thước hạt, diện tích bề mặt riêng và đặc tính bề mặt (nhóm chức năng và hoạt động bề mặt) của bột cao lanh, loại, liều lượng và cách sử dụng chất liên kết silane, hiệu suất của thiết bị biến tính và thời gian. và nhiệt độ xử lý biến đổi bề mặt. Chờ đợi.
(2) Dầu silicon
Ngoài các chất liên kết silane, cao lanh được sử dụng làm chất độn cho dây và cáp (như polyvinyl clorua) thường được biến đổi bề mặt bằng dầu silicon 1% -3%. Quy trình và thiết bị cải tiến tương tự như quy trình sử dụng chất liên kết silane.
Bột cao lanh nung được xử lý bằng dầu silicon được sử dụng làm chất độn cho dây và cáp. Nó không chỉ có thể cải thiện các tính chất cơ lý của cáp mà còn cải thiện hoặc nâng cao tính chất cách điện và kỵ nước của cáp cũng như tính chất cách điện trong môi trường ẩm ướt và lạnh. Cải thiện đáng kể.
(3) Axit hữu cơ chưa no
Các axit hữu cơ không bão hòa, chẳng hạn như axit oxalic, axit sebacic, axit dicarboxylic, v.v., cũng có thể được sử dụng để biến đổi bề mặt của bột cao lanh amin hóa. Cao lanh biến tính này có thể được sử dụng làm chất độn cho nylon 66, v.v.
(4) Chất hoạt động bề mặt cation
Ví dụ, octadecylamine cũng có thể được sử dụng để biến tính bề mặt của bột cao lanh. Các nhóm cực của nó tương tác với bề mặt của các hạt cao lanh thông qua hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý. Tính kỵ nước bề mặt của cao lanh biến tính bởi các amin hữu cơ được tăng cường.
(5) Chất biến tính bề mặt vô cơ
Titanium dioxide, canxi cacbonat, canxi sunfat, v.v. cũng có thể được sử dụng để biến đổi bề mặt của cao lanh nung. Phương pháp biến tính là phản ứng kết tủa bề mặt trong dung dịch nước. Sau khi sản phẩm biến tính được rửa sạch, lọc và sấy khô, thu được cao lanh nung với lớp phủ titan dioxide trên bề mặt.
2. Nguyên tắc lựa chọn chất biến tính bề mặt cao lanh
Loại, liều lượng và phương pháp sử dụng chất biến tính bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả biến tính bề mặt. Các mục đích sử dụng khác nhau đòi hỏi các loại và công thức khác nhau của chất biến tính bề mặt.
Nếu chỉ xem xét dưới góc độ tương tác giữa các phân tử biến tính bề mặt và bề mặt của bột vô cơ thì tất nhiên tương tác giữa hai chất này càng mạnh thì càng tốt. Tuy nhiên, trong thực tế vận hành, giá thành, giá thành của sản phẩm sửa đổi cũng phải được xem xét một cách toàn diện. Mục đích ứng dụng và các yếu tố khác.
Ví dụ, khi biến tính cao lanh nung và sử dụng làm chất độn cho cao su và nhựa cách điện cáp, cần phải xem xét tính chất điện môi và điện trở suất thể tích của chất biến tính bề mặt;
Nếu sử dụng cao lanh biến tính làm chất độn tăng cường cho cao su thì khi lựa chọn chất biến tính không chỉ phải xem xét độ bền liên kết giữa chất biến tính và cao lanh mà còn phải xem xét độ bền liên kết giữa các phân tử biến tính và các đại phân tử cao su. , chỉ khi cả hai đều được tối ưu hóa thì bộ sửa đổi bề mặt mới có tác dụng sửa đổi tốt nhất.
Đối với các mục đích ứng dụng cụ thể, đôi khi cần sử dụng hai tác nhân ghép để sửa đổi hỗn hợp. Việc tận dụng tác dụng hiệp đồng của chúng để điều chỉnh sẽ đạt được kết quả tốt ngoài mong đợi. Tuy nhiên, cần chú ý đến phương pháp sử dụng và thứ tự bổ sung của hai từ bổ nghĩa. .
Tái chế chất thải gốm sứ
Sản xuất và tiêu thụ gốm sứ ngày càng tăng qua từng năm, kéo theo đó là hàng chục triệu tấn chất thải gốm sứ. Đồng thời, tác hại do chất thải gốm sứ gây ra cũng bị chỉ trích rộng rãi. Với sự phổ biến rộng rãi của các khái niệm như phát triển xanh và phát triển bền vững, việc chuyển đổi chất thải gốm sứ thành tài nguyên có thể tái chế là đặc biệt quan trọng.
Hiện nay, có hai cách chính để tái sử dụng tài nguyên phế thải gốm sứ. Một là xử lý trực tiếp để tái chế các vật liệu gốm thải khác nhau thành đồ trang trí; hai là tái chế chúng làm nguyên liệu thô để tạo ra các sản phẩm khác nhau. Ứng dụng cụ thể như sau:
(1) Đồ thủ công tái chế
Sử dụng chất thải gốm sứ và chất thải khác tạo ra trong quá trình sản xuất làm nguyên liệu thô chính, nhiều tác phẩm nghệ thuật trang trí gốm sứ khác nhau được chuẩn bị thông qua thiết kế và tái kết hợp cá nhân hóa. Kết cấu, hoa văn, màu sắc của gốm và các hoa văn không đều được tạo ra sau khi gốm bị vỡ đều có giá trị thẩm mỹ độc đáo. Những sản phẩm gốm sứ phế thải này được kết hợp và xử lý thông qua thiết kế thẩm mỹ để tạo ra những sản phẩm thủ công không chỉ bảo vệ môi trường mà còn bảo vệ môi trường. Vẻ đẹp độc đáo, nó là một vật liệu trang trí xanh tốt. Phương pháp tái chế này có chi phí sử dụng tương đối thấp, quy trình sản xuất đơn giản và có thể được thiết kế để đáp ứng nhu cầu cá nhân của mọi người nên có giá trị khuyến mãi sâu rộng.
(2) Là nguyên liệu thô để chế biến
vật liệu xây dựng
Thành phần chính của chất thải rắn gốm sứ là silicat nên chất thải gốm sứ có hoạt tính nhất định. Sau khi xử lý, hiệu suất của nó có thể đáp ứng các yêu cầu của vật liệu hỗn hợp hoạt động và có thể được sử dụng làm vật liệu hỗn hợp xi măng. Ngoài ra, chất thải rắn gốm sứ cũng có thể được bổ sung dưới dạng cốt liệu vào vật liệu bê tông. Việc sử dụng cặn thải gốm sứ không chỉ có thể tiết kiệm xi măng và giảm chi phí mà còn giảm nhiệt độ bên trong bê tông, tăng cường cường độ sau này và cải thiện khả năng chống ăn mòn. Chất thải gốm sứ đã trở thành thành phần không thể thiếu và quan trọng trong sản xuất bê tông chất lượng cao.
Tái chế kim loại nặng
Chất thải gốm sứ chứa nhiều loại kim loại quý, đặc biệt là bạc và paladi, có giá trị cao để tái chế. Hiện nay, các phương pháp chính để chiết xuất kim loại quý từ chất thải gốm sứ bao gồm chiết lỏng-lỏng, khử natri cacbonat hòa tan axit nitric, v.v. Tái chế kim loại quý từ vật liệu phế thải để sản xuất tài nguyên tái tạo cao cấp không chỉ xử lý chất thải mà còn cũng mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.
Gạch gốm tái chế
Chất thải gốm sứ cũng có thể được tái sử dụng trong quá trình sản xuất gốm sứ. Ví dụ, bùn thải và nước có thể được thêm vào thành phần của gạch men sau khi được tái chế và loại bỏ sắt. Thân màu xanh lá cây không tráng men cũng có thể được trộn và tái sử dụng. Chất thải tráng men màu xanh lá cây có thể được trộn với bùn và tái sử dụng mà không ảnh hưởng đến chất lượng nung men. Các vật liệu thải được nung ở nhiệt độ cao có thể được nghiền nát và tái sử dụng để tái tạo gốm sứ. Hiện nay, gốm sứ tái chế từ phế thải gốm sứ chủ yếu được sử dụng để sản xuất gạch men, gạch thấm, gạch cổ, tấm gốm xốp, v.v.
Công dụng khác
Chất thải gốm sứ có thể được sử dụng để chế tạo vật liệu chống cháy và cách nhiệt, đồng thời cũng có thể được sử dụng để chế tạo vật liệu xây dựng bằng gốm sứ mới, như vật liệu hấp thụ âm thanh, vật liệu hấp thụ sốc, vật liệu chứa nước, v.v. Chất thải gốm áp điện có thể được trộn lẫn vào các vật liệu giảm chấn và giảm chấn như nhựa đường và cao su để cải thiện hiệu suất giảm chấn của vật liệu.
Các yêu cầu đối với bột alumina trong các ứng dụng có giá trị gia tăng cao là gì?
Các hạt mật độ cao Alumina để phát triển tinh thể sapphire
Trên thực tế, sapphire là một tinh thể đơn alumina. Sự tăng trưởng của nó sử dụng bột alumina có độ tinh khiết cao với độ tinh khiết> 99,995% (thường được gọi là alumina 5N) làm nguyên liệu thô. Tuy nhiên, do mật độ đóng gói của các hạt alumina micronized nhỏ, thường nhỏ hơn 1g / cm3, lượng sạc của một lò nhỏ, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Nói chung, alumina được cô đặc thành các hạt có mật độ cao thông qua xử lý thích hợp trước khi nạp để phát triển tinh thể.
Chất mài mòn nano-alumina cho chất mài mòn đánh bóng CMP
Hiện nay, chất lỏng đánh bóng CMP được sử dụng phổ biến bao gồm chất lỏng đánh bóng silica sol, chất lỏng đánh bóng oxit xeri và chất lỏng đánh bóng alumina. Hai loại đầu tiên có độ cứng hạt mài mòn nhỏ và không thể sử dụng để đánh bóng các vật liệu có độ cứng cao. Do đó, chất lỏng đánh bóng oxit có độ cứng Mohs của Nhôm 9 được sử dụng rộng rãi trong việc đánh bóng chính xác các bộ phận làm bằng sapphire và cửa sổ phẳng, chất nền thủy tinh kết tinh, gốm đa tinh thể YAG, ống kính quang học, chip cao cấp và các thành phần khác.
Kích thước, hình dạng và sự phân bố kích thước hạt của các hạt mài mòn đều ảnh hưởng đến hiệu quả đánh bóng. Do đó, các hạt alumina được sử dụng làm chất mài mòn đánh bóng cơ học hóa học phải đáp ứng các yêu cầu sau:
1. Để đạt được độ phẳng ở mức angstrom, kích thước hạt alumina ít nhất phải là 100nm và sự phân bố phải hẹp;
2. Để đảm bảo độ cứng, cần phải kết tinh pha α hoàn toàn. Tuy nhiên, để tính đến các yêu cầu về kích thước hạt ở trên, quá trình thiêu kết cần được hoàn thành ở nhiệt độ thấp hơn để tránh sự biến đổi pha α hoàn toàn trong khi hạt phát triển.
3. Vì quá trình đánh bóng tấm wafer có yêu cầu độ tinh khiết cực cao nên Na, Ca và các ion từ cần phải được kiểm soát chặt chẽ, lên đến mức ppm, trong khi các nguyên tố phóng xạ U và Th cần được kiểm soát ở mức ppb.
4. Chất lỏng đánh bóng có chứa Al2O3 có độ chọn lọc thấp, độ ổn định phân tán kém và dễ kết tụ, dễ gây trầy xước nghiêm trọng trên bề mặt đánh bóng. Nói chung, cần phải sửa đổi để cải thiện sự phân tán của nó trong dung dịch đánh bóng để có được bề mặt được đánh bóng tốt.
Alumina hình cầu phát xạ alpha thấp cho bao bì bán dẫn
Để đảm bảo độ tin cậy của các thiết bị bán dẫn và nâng cao khả năng cạnh tranh cốt lõi của sản phẩm, người ta thường phải sử dụng alumina hình cầu tia α thấp làm vật liệu đóng gói. Một mặt, nó có thể ngăn ngừa sự cố hoạt động của các thiết bị bộ nhớ do tia α gây ra, mặt khác, nó có thể tận dụng nhiệt độ cao. Độ dẫn điện mang lại hiệu suất tản nhiệt tốt cho thiết bị.
Gốm sứ trong suốt Alumina
Trước hết, nhằm ngăn ngừa tạp chất trong bột Al2O3 dễ dàng hình thành các pha khác nhau và làm tăng tâm tán xạ ánh sáng dẫn đến giảm cường độ ánh sáng chiếu theo hướng tới, từ đó làm giảm độ trong suốt của sản phẩm, độ tinh khiết của bột Al2O3 được yêu cầu không dưới 99,9% và phải là α-Al2O3 có cấu trúc ổn định. Thứ hai, để làm suy yếu hiệu ứng lưỡng chiết của chính nó, kích thước hạt của nó cũng phải giảm càng nhiều càng tốt. Do đó, kích thước hạt của bột dùng để chế tạo gốm sứ trong suốt alumina cũng phải nhỏ hơn 0,3 μm và có hoạt tính thiêu kết cao. Ngoài ra, để tránh kết tụ thành hạt lớn và làm mất đi ưu điểm của hạt nhỏ ban đầu, bột cũng phải đáp ứng yêu cầu về độ phân tán cao.
Chất nền gốm alumina truyền thông tần số cao
Gốm alumina có độ tinh khiết cao hiện là vật liệu nền đóng gói lý tưởng nhất và được sử dụng rộng rãi nhất do tính chất điện môi tốt, khả năng chịu tải cứng và khả năng chống xói mòn môi trường. Tuy nhiên, hiệu suất chính của chất nền alumina tăng lên khi hàm lượng alumina tăng lên. Để đáp ứng nhu cầu liên lạc tần số cao, độ tinh khiết của chất nền gốm alumina phải đạt 99,5% hoặc thậm chí 99,9%.
Máy nghiền phản lực quy trình sản xuất NdFeB thiêu kết
Chế tạo bột bằng máy nghiền phản lực (JM) là một loại phương pháp chế tạo bột mới sử dụng luồng không khí áp suất cao (thường là nitơ có độ tinh khiết cao) để tăng tốc các hạt bột lên tốc độ siêu âm trong buồng nghiền luồng không khí, khiến các hạt bột va chạm với nhau. và phá vỡ.
Quy trình cụ thể là: trộn các mảnh hydro đã nghiền (SC) với một tỷ lệ chất chống oxy hóa nhất định, sau đó thêm vào thùng cấp liệu của máy nghiền luồng khí, thêm vào buồng nghiền luồng khí theo lượng định lượng và nitơ áp suất cao (7kg ) được phun ra từ bốn vòi của buồng nghiền. , tăng tốc vật liệu lên tốc độ siêu âm để tạo thành tầng sôi và các hạt va chạm với nhau và vỡ ra. Đường kính của các hạt vỡ được phân bố trong khoảng 1-8 μm.
Tùy thuộc vào hiệu suất và sự phân bố của vật liệu, kích thước bột nghiền luồng không khí trung bình SMD nằm trong khoảng 2,5-4μm. Bột được tạo ra bằng phương pháp nghiền không khí không đồng đều và cần trộn ba chiều. Trước khi trộn, một tỷ lệ nhất định chất bôi trơn và chất chống oxy hóa được thêm vào thùng nguyên liệu theo quy trình để kiểm soát hàm lượng oxy và cải thiện hiệu suất định hướng đúc.
“Sức mạnh cốt lõi” của thiết bị bán dẫn—thành phần cacbua silic
Cacbua silic (SiC) là vật liệu gốm kết cấu có đặc tính tuyệt vời. Các bộ phận cacbua silic, nghĩa là các bộ phận thiết bị làm từ cacbua silic và vật liệu composite của nó làm vật liệu chính, có đặc tính mật độ cao, độ dẫn nhiệt cao, độ bền uốn cao, mô đun đàn hồi lớn, v.v., và có thể thích ứng với wafer epitaxy, khắc, v.v. Do môi trường phản ứng khắc nghiệt ở nhiệt độ cực cao và ăn mòn cao trong quá trình sản xuất, nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị bán dẫn chính như thiết bị tăng trưởng epiticular, thiết bị khắc và thiết bị oxy hóa / khuếch tán / ủ.
Theo cấu trúc tinh thể, có nhiều dạng tinh thể của cacbua silic. Hiện nay, SiC phổ biến chủ yếu là loại 3C, 4H và 6H. Các dạng tinh thể khác nhau của SiC có công dụng khác nhau. Trong số đó, 3C-SiC còn thường được gọi là β-SiC. Một ứng dụng quan trọng của β-SiC là làm vật liệu màng và lớp phủ. Vì vậy, β-SiC hiện là vật liệu chính để phủ nền than chì.
Theo quy trình chuẩn bị, các bộ phận cacbua silic có thể được chia thành cacbua silic lắng đọng hơi hóa học (CVD SiC), cacbua silic thiêu kết phản ứng, cacbua silic thiêu kết kết tinh lại, cacbua silic thiêu kết áp suất khí quyển, cacbua silic thiêu kết ép nóng, thiêu kết ép đẳng tĩnh nóng và cacbon hóa Silicon, v.v.
Các bộ phận cacbua silic
1. Các bộ phận cacbua silic CVD
Các thành phần cacbua silic CVD được sử dụng rộng rãi trong thiết bị khắc, thiết bị MOCVD, thiết bị epiticular SiC, thiết bị xử lý nhiệt nhanh và các lĩnh vực khác.
Thiết bị khắc: Phân khúc thị trường lớn nhất cho các thành phần cacbua silic CVD là thiết bị khắc. Các thành phần cacbua silic CVD trong thiết bị khắc bao gồm vòng lấy nét, vòi sen khí, khay, vòng cạnh, v.v. Do khả năng phản ứng và độ dẫn thấp của cacbua silic CVD với khí ăn mòn có chứa clo và flo, nó trở thành vật liệu lý tưởng cho plasma các thành phần như vòng lấy nét trong thiết bị khắc.
Lớp phủ nền than chì: Lắng đọng hơi hóa học ở áp suất thấp (CVD) hiện là quy trình hiệu quả nhất để chuẩn bị lớp phủ SiC dày đặc. Độ dày của lớp phủ CVD-SiC có thể kiểm soát được và có ưu điểm là tính đồng nhất. Các đế than chì được phủ SiC thường được sử dụng trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD) để hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể. Chúng là thành phần cốt lõi và quan trọng của thiết bị MOCVD.
2. Các bộ phận cacbua silic thiêu kết phản ứng
Đối với vật liệu SiC thiêu kết phản ứng (xâm nhập phản ứng hoặc liên kết phản ứng), độ co của đường thiêu kết có thể được kiểm soát dưới 1% và nhiệt độ thiêu kết tương đối thấp, giúp giảm đáng kể các yêu cầu về kiểm soát biến dạng và thiết bị thiêu kết. Vì vậy, công nghệ này có ưu điểm là dễ dàng chế tạo được các linh kiện có kích thước lớn và đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chế tạo cấu trúc quang học và chính xác.
12 phương pháp biến tính Bentonite
Việc biến đổi bentonite thường sử dụng các phương pháp vật lý, hóa học, cơ học và các phương pháp khác để xử lý bề mặt và thay đổi có mục đích các tính chất vật lý và hóa học của bề mặt khoáng sản theo nhu cầu ứng dụng.
1. Biến đổi natri
Vì montmorillonite có khả năng hấp phụ Ca2+ mạnh hơn Na+ nên bentonite được tìm thấy trong tự nhiên nói chung là đất có gốc canxi. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế người ta nhận thấy khả năng trao đổi của Ca2+ trong đất gốc canxi thấp hơn nhiều so với Na+. Vì vậy, đất nền canxi thường được natri hóa trước khi đưa ra thị trường.
2. Sửa đổi lithium
Lithium bentonite có đặc tính trương nở, làm đặc và lơ lửng tuyệt vời trong nước, nồng độ cồn thấp và xeton thấp hơn, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong các lớp phủ kiến trúc, sơn latex, lớp phủ đúc và các sản phẩm khác để thay thế các chất huyền phù cellulose hữu cơ khác nhau. Có rất ít nguồn tài nguyên bentonit lithium tự nhiên. Do đó, thạch hóa nhân tạo là một trong những phương pháp chính để điều chế lithium bentonite.
3. Sửa đổi quá trình lọc axit
Phương pháp biến đổi axit chủ yếu sử dụng các loại axit và nồng độ khác nhau để ngâm bentonite. Một mặt, dung dịch axit có thể hòa tan các cation kim loại giữa các lớp và thay thế chúng bằng H+ với thể tích nhỏ hơn và hóa trị thấp hơn, do đó làm giảm lực van der Waals giữa các lớp. Khoảng cách giữa các lớp tăng lên; mặt khác, tạp chất trong kênh có thể được loại bỏ, do đó mở rộng diện tích bề mặt riêng.
4. Sửa đổi kích hoạt rang
Phương pháp biến tính rang bentonite là nung bentonite ở các nhiệt độ khác nhau. Khi bentonite được nung ở nhiệt độ cao, nó sẽ liên tục mất nước bề mặt, nước liên kết trong cấu trúc khung xương và các chất ô nhiễm hữu cơ trong lỗ chân lông, khiến độ xốp tăng lên và cấu trúc trở nên phức tạp hơn.
5. Biến đổi hữu cơ
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp biến đổi hữu cơ là hữu cơ hóa bentonite, sử dụng các nhóm chức hữu cơ hoặc chất hữu cơ để thay thế các lớp bentonite để trao đổi cation hoặc nước cấu trúc, từ đó hình thành tổ hợp hữu cơ liên kết bằng liên kết cộng hóa trị, liên kết ion, liên kết ghép hoặc van der. Lực lượng Waal. Bentonit.
6. Sửa đổi trụ vô cơ
Sửa đổi vô cơ là mở rộng khoảng cách giữa các lớp bằng cách hình thành cấu trúc cột vô cơ giữa các lớp bentonite, tăng diện tích bề mặt cụ thể và hình thành cấu trúc mạng lỗ hai chiều giữa các lớp. Nó cũng ngăn bentonite bị xẹp trong môi trường nhiệt độ cao và cải thiện độ ổn định nhiệt của nó.
7. Biến đổi hỗn hợp vô cơ/hữu cơ
Phương pháp biến đổi hỗn hợp vô cơ/hữu cơ tận dụng khoảng trống lớn giữa các lớp và khả năng trao đổi cation của bentonite. Nó chủ yếu sử dụng các polyme vô cơ để mở các miền xen kẽ, sau đó sử dụng các chất kích hoạt để thay đổi tính chất bề mặt của bentonite. phương pháp.
8. Sửa đổi lò vi sóng
Nguyên lý biến đổi vi sóng là sử dụng vi sóng có tần số từ 300Hz đến 300GHz để xử lý bentonite và kích hoạt nó. Xử lý vi sóng có ưu điểm là thâm nhập mạnh, gia nhiệt đồng đều, vận hành an toàn và đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu quả cao. Nó có kết quả tốt hơn khi kết hợp với phương pháp axit hóa và rang truyền thống.
9. Sửa đổi siêu âm
Bentonite biến đổi siêu âm có thể cải thiện hiệu suất hấp phụ của nó. Siêu âm ngắn hạn có thể làm tăng khoảng cách giữa các lớp và nới lỏng cấu trúc, giúp các ion kim loại dễ dàng xâm nhập hơn; siêu âm dài hạn có thể làm thay đổi liên kết Si-O-Si trên bề mặt các tấm tinh thể trong bentonite, thêm một số ion kim loại vào bentonite.
10. Biến đổi muối vô cơ
Biến tính muối vô cơ là ngâm bentonite vào dung dịch muối (NaCl, MgCl2, AlCl3, CaCl2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, v.v.). Khả năng hấp phụ của bentonite biến tính bằng dung dịch muối thậm chí còn tốt hơn so với đất ban đầu. đã thấy sự gia tăng.
11. Sửa đổi doping kim loại đất hiếm
Các chất biến tính đất hiếm thường được sử dụng là muối lanthanum và oxit của chúng. Sau khi pha tạp bentonite với lanthanum kim loại đất hiếm, một lượng oxit và hydroxit kim loại nhất định được đưa vào bề mặt của nó hoặc giữa các lớp, do đó làm suy yếu montmorillonite trong bentonite. năng lượng liên kết giữa các lớp.
12. Sửa đổi nạp kim loại
Bentonite biến tính nạp kim loại sử dụng bentonite làm chất mang và sử dụng phương pháp sol-gel, phương pháp kết tủa trực tiếp, phương pháp ngâm tẩm và các quy trình khác để phân tán cao các thành phần hoạt động kim loại trên chất mang, sử dụng chất mang để có cấu trúc kích thước lỗ rỗng tốt và các đặc tính khác. các thành phần hoạt tính có thể phát huy tác dụng xúc tác tốt hơn trong phản ứng xúc tác.