Phát triển nhựa nhiệt rắn biến tính graphene
Graphene là vật liệu phẳng hai chiều dạng tổ ong bao gồm một lớp nguyên tử carbon đơn lẻ được kết nối theo kiểu lai sp2. Nó có nhiều đặc tính tuyệt vời, chẳng hạn như tính di động của hạt mang cao, độ truyền sáng cao, diện tích bề mặt riêng cao, mô đun Young cao, độ bền gãy cao, v.v. Những đặc tính này khiến graphene trở thành chất độn lý tưởng để cải thiện hiệu suất của nhựa nhiệt rắn. Vật liệu nhựa nhiệt rắn đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ ngành công nghiệp và học viện do những ưu điểm của chúng như độ bền riêng cao, mô đun riêng lớn, độ ổn định nhiệt tốt và khả năng chống ăn mòn.
Có hai cách chính để biến đổi bề mặt bột graphene: biến đổi liên kết cộng hóa trị và biến đổi liên kết không cộng hóa trị.
Biến đổi liên kết cộng hóa trị là phương pháp sử dụng phản ứng hóa học để đạt được liên kết cộng hóa trị của chất biến đổi trên bề mặt graphene hoặc xử lý đặc biệt graphene để tạo thành nhóm chức năng hoặc liên kết hóa học mới, do đó cải thiện khả năng tương thích và khả năng phân tán của bột graphene trong ma trận nhựa.
Biến đổi liên kết không cộng hóa trị chủ yếu kết hợp nhóm biến đổi với graphene thông qua xếp chồng liên kết π-π để đạt được biến đổi graphene hiệu quả. Ưu điểm của phương pháp này là cải thiện khả năng phân tán của graphene mà không làm thay đổi cấu trúc hóa học của graphene hoặc tạo ra các liên kết cộng hóa trị mới.
Đối với các loại ma trận nhựa nhiệt rắn khác nhau, cần phải lựa chọn phương pháp biến tính phù hợp để bột graphene có thể phân tán đều trong nhựa mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của ma trận nhựa.
Là một loại chất độn gia cường mới, graphene có thể phân tán đều trong ma trận nhựa nhiệt rắn để cải thiện đáng kể các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn, tính chất điện, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống mài mòn của vật liệu composite, do đó mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu composite gốc nhựa nhiệt rắn.
Tính chất cơ học
Graphene có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu nhựa nhiệt rắn, giúp vật liệu composite có giá trị ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực máy móc và các bộ phận kết cấu ô tô.
Hiệu suất chống ăn mòn
Việc bổ sung oxit graphene sẽ cải thiện độ dẫn nhiệt của vật liệu composite và tăng tốc độ trích nhiệt, giảm tốc độ ăn mòn tuyến tính của vật liệu composite xuống 62,08%. Việc bổ sung oxit graphene có lợi cho việc tạo ra lớp carbon trong ma trận trong quá trình cắt bỏ, tăng cường mức độ than hóa của ma trận và tạo thành lớp cách nhiệt để ngăn nhiệt lan tỏa vào vật liệu, do đó làm giảm tốc độ cắt bỏ tuyến tính của vật liệu composite và cải thiện khả năng chống cắt bỏ của vật liệu composite nhựa.
Tính chất điện
Graphene là vật liệu carbon có cấu trúc mạng lưới tổ ong hai chiều bao gồm các nguyên tử carbon lai hóa sp2. Các electron π có cấu trúc tuyệt vời tạo ra hiệu ứng liên hợp, giúp cải thiện đáng kể tính di động của các electron. Đồng thời, trong điều kiện lý tưởng, dải dẫn và dải hóa trị của graphene tiếp xúc tại điểm Dirac, do đó các electron có thể di chuyển giữa dải hóa trị và dải dẫn mà không bị cản trở năng lượng, do đó thúc đẩy graphene có các tính chất điện tuyệt vời.
Khả năng chống ăn mòn
Nhựa nhiệt rắn là vật liệu ma trận phổ biến trong vật liệu phủ và có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, nhưng vật liệu nhựa đã đóng rắn sẽ tạo ra các lỗ rỗng hoặc khe hở nhỏ, làm suy yếu khả năng bảo vệ của chất nền. Bản thân tính ổn định hóa học và đặc tính rào cản của graphene có thể ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của các tác nhân ăn mòn và ngăn chặn sự khuếch tán thêm của các tác nhân ăn mòn trên bề mặt khi chúng tiếp cận bề mặt kim loại, giảm thiểu mức độ hư hỏng do ăn mòn đối với lớp nền bảo vệ, khiến nó trở thành chất độn được ưa chuộng cho lớp phủ nền kim loại.
Ứng dụng của nhựa nhiệt rắn biến tính graphene
Hiện nay, nhựa nhiệt rắn biến tính graphene chủ yếu được sử dụng trong lớp phủ chống ăn mòn chịu tải nặng, được phun trên các thiết bị lớn (như tàu lớn, bệ nổi, tua bin gió, v.v.) để chống ăn mòn và kéo dài tuổi thọ; trong tương lai, nhựa nhiệt rắn biến tính graphene cũng sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong hàng không vũ trụ, linh kiện điện tử và các lĩnh vực khác.
Ứng dụng bột silica biến tính
Bột silica là chất độn chức năng vô cơ phi kim loại rất quan trọng có thể kết hợp với polyme hữu cơ và cải thiện hiệu suất tổng thể của vật liệu composite. Nó được sử dụng rộng rãi trong điện và điện tử, cao su silicon, lớp phủ, chất kết dính, vật liệu đóng gói và các lĩnh vực khác.
Bản thân bột silica là một chất phân cực, ưa nước. Nó có các đặc tính giao diện khác với ma trận polyme, khả năng tương thích kém và thường khó phân tán trong vật liệu nền. Do đó, để làm cho vật liệu composite tuyệt vời hơn, thường cần phải sửa đổi bề mặt của bột silica và cố ý thay đổi các đặc tính vật lý và hóa học của bề mặt bột silica theo nhu cầu của ứng dụng, để cải thiện khả năng tương thích của nó với vật liệu polyme hữu cơ và đáp ứng các yêu cầu về độ phân tán và độ lưu động của nó trong vật liệu polyme.
Tấm ép đồng
Tấm ép đồng là vật liệu cơ bản điện tử được tạo ra bằng cách tẩm sợi thủy tinh hoặc các vật liệu gia cố khác bằng ma trận nhựa, thêm các chất độn khác nhau và phủ một hoặc cả hai mặt bằng lá đồng thông qua các quy trình như điều chỉnh keo và tẩm, sau đó ép nóng. Việc bổ sung bột silica biến tính có thể làm giảm chi phí sản xuất các tấm phủ đồng và cải thiện khả năng chịu nhiệt, độ dẫn điện và tính chất cơ học của chúng.
Cao su
Cao su là vật liệu polyme có độ đàn hồi cao với khả năng biến dạng có thể đảo ngược. Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong điện tử, ô tô, kỹ thuật dân dụng, quốc phòng, y tế và sức khỏe, và nhu yếu phẩm hàng ngày. Trong quá trình chế biến cao su, việc bổ sung một lượng chất độn vô cơ nhất định không chỉ có thể làm giảm chi phí sản xuất cao su mà còn cải thiện đáng kể các tính chất vật lý toàn diện và tính chất cơ học động của vật liệu composite cao su.
Nhựa
Bột silicon có thể được sử dụng làm chất độn trong các vật liệu như polyethylene (PE), polyvinyl clorua (PVC), polypropylene (PP), polyphenylene ether (PPO) trong quá trình sản xuất nhựa. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, ô tô, vật liệu cách điện truyền thông điện tử, nông nghiệp, nhu yếu phẩm hàng ngày, quốc phòng và quân sự.
Hợp chất đúc epoxy
Hợp chất đúc epoxy là hợp chất đúc được tạo thành từ nhiều loại phụ gia. Đây là vật liệu chính cho bao bì điện tử và chiếm hơn 97% thị trường bao bì vi điện tử. Có thể sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực bán dẫn, điện tử tiêu dùng, mạch tích hợp, hàng không, quân sự và các lĩnh vực đóng gói khác.
Đúc epoxy
Vật liệu đúc cách điện epoxy là hỗn hợp nhựa polyme hóa dạng lỏng hoặc nhớt được làm từ nhựa, chất đóng rắn, chất độn, v.v. Ở nhiệt độ rót, vật đúc có độ lưu động tốt và ít chất bay hơi, đóng rắn nhanh và co ngót nhỏ sau khi đóng rắn. Nhựa epoxy hình thành sau khi đúc là sản phẩm cách điện tích hợp nhiều chức năng như cách điện, chống ẩm, chống nấm mốc, chống ăn mòn, cố định và cô lập.
Keo dán điện tử
Keo dán thường được sử dụng trong các linh kiện điện tử, chủ yếu để liên kết, bịt kín, rào cản và bảo vệ. Nó ở dạng lỏng trước khi đóng rắn và có độ lưu động nhất định. Độ nhớt của keo thay đổi tùy theo vật liệu, hiệu suất và quy trình sản xuất của sản phẩm và giá trị sử dụng của nó chỉ có thể nhận ra sau khi keo đóng rắn hoàn toàn.
Đá thạch anh nhân tạo
Bột silicon được sử dụng làm chất độn trong đá thạch anh nhân tạo, không chỉ có thể giảm lượng nhựa không bão hòa tiêu thụ mà còn cải thiện khả năng chống mài mòn, khả năng chống axit và kiềm, độ bền cơ học và các tính chất khác của tấm thạch anh nhân tạo.
Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của bột silicon có các yêu cầu về chất lượng khác nhau. Do đó, khi lựa chọn ứng dụng bột silicon, cần kết hợp với nhu cầu của các ngành công nghiệp hạ nguồn và cần xem xét toàn diện chi phí, hiệu quả, hiệu suất và các yếu tố khác để lựa chọn loại bột silicon, chất điều chỉnh và công thức phù hợp. Với sự cải thiện liên tục của nền kinh tế và xã hội của đất nước tôi, hiện nay, nghiên cứu ứng dụng bột silicon biến tính chủ yếu tập trung vào các tấm phủ đồng cao cấp, chất kết dính hiệu suất cao, vật liệu cách nhiệt và các lĩnh vực công nghệ cao khác được sản xuất bằng bột silicon hình cầu làm nguyên liệu thô. Tinh chỉnh và chuyên môn hóa chức năng sẽ là hướng đi chủ đạo của ứng dụng bột silicon biến tính trong tương lai.
Thiết bị sửa đổi bề mặt bột thông thường
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng biến đổi bột bao gồm các đặc tính của nguyên liệu bột, phương pháp biến đổi, quy trình biến đổi, chất biến đổi và công thức của chúng, và thiết bị biến đổi. Khi quy trình biến đổi bột và chất biến đổi hoặc công thức được xác định, thiết bị biến đổi trở thành yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu ứng biến đổi bột.
Thiết bị biến đổi bột chủ yếu đảm nhiệm ba nhiệm vụ: một là trộn, thứ hai là phân tán và thứ ba là chất biến đổi tan chảy trong thiết bị và kết hợp tốt với bột. Ngoài ra, thiết bị biến đổi bột cũng được yêu cầu phải tiêu thụ ít năng lượng và hao mòn, không gây ô nhiễm bụi, vận hành thiết bị đơn giản và hoạt động ổn định.
1. Chất biến đổi lai hiệu suất cao HEM
Chất biến đổi lai hiệu suất cao HEM có sáu nhóm cánh khuấy, 24 dao di chuyển và tấm dẫn hướng. Các vật liệu được trộn hoàn toàn nhiều lần trong thùng và liên tục tác động với các chất phụ gia, để các vật liệu hấp thụ các chất phụ gia, để các chất phụ gia được phủ đều trên bề mặt bột.
2. Máy trộn gia nhiệt tốc độ cao
Máy trộn gia nhiệt tốc độ cao là một trong những thiết bị thường được sử dụng để phủ hóa chất và biến tính bột vô cơ, chẳng hạn như chất độn vô cơ hoặc chất tạo màu. Đây là thiết bị trộn được sử dụng rộng rãi trong ngành chế biến sản phẩm nhựa.
3. Máy biến tính bề mặt bột liên tục SLG
Máy biến tính bề mặt bột liên tục SLG chủ yếu bao gồm nhiệt kế, cổng xả, cửa vào không khí, ống dẫn khí, máy chính, cổng cấp liệu, bơm định lượng và bộ nạp liệu.
4. Máy biến tính bề mặt tác động luồng khí tốc độ cao
Cấu trúc chính chủ yếu bao gồm rôto quay tốc độ cao, stato, vòng tuần hoàn, cánh, áo khoác, thiết bị nạp liệu và xả liệu. Toàn bộ hệ thống bao gồm máy trộn, thiết bị nạp liệu định lượng, máy biến tính bề mặt tác động luồng khí tốc độ cao, thiết bị thu thập sản phẩm, thiết bị điều khiển, v.v.
5. Máy trộn mái chèo ngang
Máy trộn mái chèo ngang là máy biến tính bề mặt bột không liên tục với đặc điểm cấu trúc là xi lanh nằm ngang và mái chèo đa trục đơn. Nó chủ yếu bao gồm cơ cấu truyền động, trục chính, xi lanh, nắp đầu, v.v.
6. Máy nghiền tuabin (quay)
Nó chủ yếu bao gồm đế máy, bộ phận truyền động, buồng nghiền, điều chỉnh khe hở và cửa vào và cửa ra. Đặc điểm là nhiệt tạo ra bởi quá trình nghiền siêu mịn (50℃～60℃) được sử dụng để đưa bột siêu mịn đã nghiền vào máy nghiền xoáy và chất biến tính axit stearic đã được làm nóng và nóng chảy trước được định lượng để thực hiện biến tính bề mặt liên tục.
7. Máy nghiền Turbo
Máy nghiền Turbo chủ yếu bao gồm bánh xe khử trùng, cửa xả, cửa vào không khí, bộ phân loại, cổng cấp liệu, cửa vào chất phân tán bề mặt đa kênh và bộ nạp.
Cuối cùng, các nguyên tắc lựa chọn thiết bị biến tính bề mặt được tóm tắt như sau:
(1) Độ phân tán tốt của bột và chất biến tính bề mặt. Chỉ với độ phân tán tốt, bột và chất biến tính bề mặt mới có cơ hội và hiệu quả tương đối ngang nhau và có thể giảm lượng chất biến tính bề mặt.
(2) Nhiệt độ biến đổi và thời gian lưu trú có thể điều chỉnh trong một phạm vi nhất định.
(3) Tiêu thụ năng lượng thấp trên một đơn vị sản phẩm và độ mài mòn thấp. Ngoài chất biến đổi, chi phí chính của quá trình biến đổi bề mặt là mức tiêu thụ năng lượng. Thiết bị biến đổi năng lượng thấp có thể giảm chi phí sản xuất và cải thiện khả năng cạnh tranh của sản phẩm; độ mài mòn thấp không chỉ có thể tránh được sự ô nhiễm của vật liệu biến đổi mà còn cải thiện hiệu quả hoạt động của thiết bị và giảm chi phí vận hành.
(4) Ít ô nhiễm bụi hơn. Bụi thoát ra trong quá trình biến đổi không chỉ gây ô nhiễm môi trường sản xuất mà còn gây thất thoát vật liệu, dẫn đến tăng chi phí sản xuất sản phẩm. Do đó, phải điều tra tình trạng ô nhiễm bụi của thiết bị.
(5) Sản xuất liên tục, vận hành đơn giản và cường độ lao động thấp.
(6) Hoạt động trơn tru và đáng tin cậy.
(7) Mức độ điều khiển tự động cao, có thể tự động điều chỉnh khối lượng xử lý, lượng bổ sung chất biến đổi, nhiệt độ biến đổi, thời gian lưu trú và các yếu tố khác theo tính chất của vật liệu và tính chất của chất biến đổi bề mặt.
(8) Công suất sản xuất của thiết bị phải phù hợp với quy mô sản xuất được thiết kế. Khi tăng quy mô sản xuất theo thiết kế, nên lựa chọn các thiết bị có quy mô lớn nhất có thể để giảm số lượng thiết bị nhằm tiết kiệm diện tích mặt bằng, chi phí sản xuất và thuận tiện cho việc quản lý.
Tìm hiểu về dây chuyền sản xuất thiết bị chế biến bột nói chung
Thiết bị chế biến bột là một thành phần cốt lõi không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp hiện đại. Chúng chạy qua nhiều luồng quy trình chính như vận chuyển nguyên liệu bột, nghiền, phân loại, xử lý bề mặt, tách rắn-rắn, tách lỏng-rắn, tách khí-rắn, sấy, trộn, tạo hạt, đúc, rang/nung, làm mát, đóng gói và lưu kho.
Nạp liệu/Nạp liệu: Máy nạp rung, Máy nạp rung điện từ, Máy nạp vít, Máy nạp đĩa, Máy nạp quay
Vận chuyển: Băng tải, Băng tải xích, Thang máy gầu, Băng tải khí nén, Băng tải thủy lực, Băng tải vít
Thiết bị vận chuyển bột và hạt công nghiệp thường dùng
1 Băng tải vít
2 Băng tải xích ống
3 Thiết bị vận chuyển khí nén áp suất dương
Máy nghiền
Máy nghiền hàm: sử dụng hàm di động để định kỳ tiếp cận và rời khỏi hàm cố định để nghiền vật liệu.
Máy nghiền hình nón: sử dụng hình nón di động xoay để định kỳ tiếp cận và rời khỏi hình nón cố định để nghiền vật liệu.
Máy nghiền búa: sử dụng tác động tạo ra bởi sự quay của đầu búa được gắn vào rôto để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền va đập: sử dụng tác động của búa tấm cố định cứng trên rôto và tấm va đập để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền cắt: sử dụng chuyển động tương đối nhanh giữa các lưỡi dao sắc chuyển động và tĩnh để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền trục lăn: sử dụng các con lăn đùn quay đồng bộ để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền va đập: sử dụng các cánh quạt quay tốc độ cao nằm ngang để làm cho vật liệu di chuyển ly tâm ở tốc độ cao và va chạm và nghiền nát lẫn nhau trong buồng xoáy.
Máy nghiền bi/máy nghiền ống: sử dụng tác động, nghiền và cắt của vật liệu nghiền trong xi lanh quay để nghiền nát vật liệu. Vật liệu nghiền có dạng hình cầu, hình cột ngắn, hình thanh, v.v.
Máy nghiền sàng: Sử dụng máy nghiền có cơ chế sàng để nghiền và phân loại vật liệu đã nghiền.
Máy nghiền rung: Sử dụng tác động, nghiền và cắt của vật liệu nghiền trong xi lanh rung để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền tháp/máy nghiền khuấy đứng: Sử dụng tác động, nghiền và cắt của vật liệu nghiền được truyền động bởi cơ chế khuấy đứng để nghiền vật liệu.
Máy nghiền khuấy ngang: Sử dụng tác động, nghiền và cắt của vật liệu nghiền được truyền động bởi cơ chế khuấy ngang để nghiền vật liệu.
Máy nghiền đứng/máy nghiền bánh xe: Sử dụng sự quay tương đối của đĩa nghiền và con lăn nghiền để nghiền và nghiền vật liệu, và phân loại vật liệu nghiền, chẳng hạn như máy nghiền Raymond, máy nghiền Loesche, v.v.
Máy nghiền con lăn vòng: Sử dụng sự quay và quay của vòng nghiền (con lăn) để nghiền vật liệu giữa vòng nghiền và vòng tròn nghiền bằng cách va chạm, va chạm, cắt.
Máy nghiền con lăn ngang: Xi lanh quay buộc vật liệu bị kẹp giữa thành xi lanh và con lăn áp suất cao, và được ép, nghiền, cắt và nghiền nhiều lần.
Máy nghiền hành tinh: Sử dụng tác động và nghiền của vật liệu nghiền được truyền động bởi sự quay và quay của xi lanh nghiền để nghiền vật liệu.
Máy nghiền keo: Vật liệu bị cắt và nghiền giữa các răng quay tốc độ cao và răng cố định, sau đó được nhũ hóa và phân tán hiệu quả.
Máy nghiền luồng khí: Vật liệu bị nghiền nát do va chạm, tác động và ma sát mạnh giữa các vật liệu hoặc giữa vật liệu và thành máy bằng luồng khí tốc độ cao.
Máy nghiền công suất lớn: Con lăn hình đĩa chạy dọc theo rãnh dưới cùng, liên tục lăn và cắt để nghiền nát vật liệu.
Máy nghiền thành bên: Con lăn hình trụ được trục quay dẫn động để quay và thành bên tạo ra hiệu ứng đùn để nghiền nát vật liệu.
Phân loại
Máy sàng: Phân loại được thực hiện bằng cách sử dụng các màn hình, bao gồm màn hình ngang, màn hình rung, màn hình cộng hưởng, màn hình trống, v.v.
Màn hình cố định: Phân loại được thực hiện bằng cách sử dụng một tấm màn hình nghiêng gồm các thanh lưới song song.
Máy phân loại lắng trọng lực: Phân loại được thực hiện bằng cách sử dụng sự khác biệt về tốc độ lắng cuối cùng của các hạt trong chất lỏng.
Cyclone: Dưới tác động của lực ly tâm, các hạt lớn hơn được ném vào thành thiết bị và quay xuống dưới để được xả ra, và các hạt nhỏ hơn quay lên trên để được xả ra để đạt được sự phân loại.
Máy phân loại bột ly tâm: sử dụng các quỹ đạo chuyển động khác nhau của các hạt trong trường ly tâm để đạt được sự tách khí-rắn hoặc phân loại bột.
Máy phân loại bột Cyclone: sử dụng một bàn xoay để truyền động cho các cánh quạt quay để phân loại bột.
Máy phân loại rôto: Khi dòng khí-rắn hai pha đi qua khe hở giữa các cánh quạt của rôto tốc độ cao, các hạt lớn được ném ra theo hướng của lực ly tâm, do đó phân loại.
Máy phân loại phân tán: Vật liệu được phân tán và phân tán trong vùng phân tán và sau đó đi vào vùng phân loại.
Biến tính bề mặt (kích hoạt) của talc và ứng dụng của nó trong nhựa và lớp phủ
Talc là một silicat ngậm nước có công thức hóa học là 3MgO·4SiO2·H2O. Hình dạng tinh thể của nó có thể là dạng vảy, dạng lá, dạng kim và dạng khối.
Cấu trúc của talc nguyên chất bao gồm một lớp brucit (magiê hydroxit, MgO·H2O) kẹp giữa hai lớp silica, với các lớp xếp chồng lên nhau và các lớp talc liền kề được liên kết bằng lực van der Waals yếu. Khi cắt, các lớp có thể dễ dàng trượt vào nhau.
Talc trơ với hầu hết các thuốc thử hóa học, không phân hủy khi tiếp xúc với axit, là chất dẫn điện kém, có độ dẫn nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt cao, và không phân hủy khi đun nóng đến 900°C.
Những đặc tính tuyệt vời này của talc khiến nó trở thành chất độn tốt và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nhựa và lớp phủ, nhưng bề mặt ưa nước của talc hạn chế ứng dụng của nó trong một số lĩnh vực kỵ nước. Để cải thiện hiệu suất của nó hơn nữa và mở rộng các lĩnh vực ứng dụng của nó, cần phải sửa đổi bề mặt.
1. Phương pháp biến tính bề mặt và các chất biến tính thường dùng cho talc
(1) Các chất biến tính bề mặt thường dùng cho talc
Để talc liên kết tốt hơn với polyme, hiện nay có hai loại chất biến tính chính được sử dụng để biến tính:
Các chất liên kết: chủ yếu là titanat, aluminat, silan và axit stearic. Titanat được sử dụng phổ biến hơn. Cấu trúc phân tử của chúng là R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n, trong đó R´O- có thể phản ứng với cấu trúc hóa học của bề mặt chất độn, R là nhóm rối chuỗi dài có cấu trúc béo hoặc thơm, có thể cải thiện khả năng tương thích giữa polyme và chất độn, và Y là nhóm hoạt động phản ứng có thể liên kết chéo hoặc liên kết trong hệ thống chất độn polyme.
Chất hoạt động bề mặt: chủ yếu là natri dodecylbenzene sulfonate, natri dodecyl sulfonate, dodecyltrimethylammonium bromide, dodecyltrimethylammonium chloride, natri olefin sulfonate, v.v., có tác dụng giống như chất kết dính trong việc cải thiện khả năng tương thích giữa polyme và chất độn, nhưng cơ chế liên kết của chúng với bề mặt chất độn khác với cơ chế của chất kết dính.
(2) Phương pháp biến tính bề mặt của bột talc
Biến tính phủ bề mặt: Phủ bề mặt của các hạt bằng chất hoạt động bề mặt để tạo cho các hạt những tính chất mới là một phương pháp phổ biến hiện nay.
Phương pháp cơ học hóa học: Một phương pháp biến tính sử dụng phương pháp nghiền, ma sát và các phương pháp khác để tăng cường hoạt động bề mặt. Phương pháp này là nghiền và chà xát các hạt tương đối lớn để làm cho chúng nhỏ hơn.
Biến tính màng ngoài: Một phương pháp phủ đồng đều một lớp polyme trên bề mặt của các hạt để thay đổi các tính chất bề mặt của các hạt. Đối với bột talc, đầu tiên có thể nghiền và hoạt hóa, sau đó hấp phụ bằng chất hoạt động bề mặt trong điều kiện nhất định, sau đó hấp phụ bằng monome thông qua chất hoạt động bề mặt, cuối cùng các monome trải qua quá trình trùng hợp để đạt được hiệu ứng phủ bề mặt.
Biến đổi hoạt động cục bộ: Sử dụng phản ứng hóa học để hình thành các nhóm chức năng khác nhau trên bề mặt của các hạt để đạt được mục đích biến đổi bề mặt.
Biến đổi bề mặt năng lượng cao: Sử dụng phóng điện năng lượng cao, tia cực tím, tia plasma, v.v. để biến đổi bề mặt của các hạt. Phương pháp này sử dụng năng lượng khổng lồ do phóng điện năng lượng cao, tia cực tím, tia plasma, v.v. tạo ra để biến đổi bề mặt của các hạt, làm cho bề mặt của chúng hoạt động. Cải thiện khả năng tương thích của các hạt và polyme.
Biến đổi phản ứng kết tủa: biến đổi bằng phản ứng kết tủa. Phương pháp này sử dụng hiệu ứng kết tủa để phủ bề mặt của các hạt để đạt được hiệu ứng biến đổi.
2. Ứng dụng bột talc trong lĩnh vực nhựa
Bột talc lấp đầy nhựa để cải thiện độ cứng, độ ổn định kích thước và độ bôi trơn của sản phẩm, ngăn ngừa hiện tượng biến dạng ở nhiệt độ cao, giảm mài mòn máy đúc và làm cho polyme cải thiện độ cứng và khả năng chống biến dạng thông qua quá trình lấp đầy trong khi cường độ va đập về cơ bản vẫn không thay đổi. Nếu được xử lý đúng cách, nó có thể cải thiện khả năng chống sốc nhiệt của polyme, cải thiện độ co ngót khi đúc của nhựa, mô đun đàn hồi uốn và độ bền kéo của sản phẩm.
Ứng dụng trong vật liệu PP: Ứng dụng này được nghiên cứu rộng rãi nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận ô tô, chẳng hạn như cản ô tô, bộ phận ngoại vi động cơ, bộ phận điều hòa không khí, bảng điều khiển, đèn pha, khung gầm, bàn đạp và các bộ phận khác.
Ứng dụng trong ô tô: Vật liệu PP có nhiều nguồn gốc, mật độ thấp và có thể được biến đổi để cải thiện các tính chất vật lý và hóa học của chúng. Nó có thể giảm chi phí, giảm trọng lượng và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu mà không làm giảm các tính chất cơ học. Ví dụ, quạt làm mát ô tô được phun vật liệu PP chứa bột talc không chỉ nhẹ và ít tiếng ồn mà còn cải thiện hiệu quả làm mát.
23 lĩnh vực ứng dụng của cao lanh
(1) Ngành gốm sứ
Ngành gốm sứ là ngành sử dụng cao lanh sớm nhất và là ngành có lượng cao lanh lớn nhất. Số tiền chung là 20% đến 30% công thức. Vai trò của cao lanh trong gốm sứ là tạo ra Al2O3, chất này có thể cải thiện độ ổn định hóa học và độ bền thiêu kết của nó.
(2) Cao su
Đổ cao lanh vào hỗn hợp keo cao su có thể tăng cường độ ổn định hóa học, khả năng chống mài mòn và độ bền cơ học của cao su, kéo dài thời gian đông cứng và cải thiện tính chất lưu biến, tính chất trộn và tính chất lưu hóa của cao su, tăng độ nhớt của sản phẩm chưa lưu hóa , và ngăn chặn nó bị chìm, sập, chảy xệ, biến dạng, ống phẳng, v.v.
(3) Bột màu sơn
Cao lanh được sử dụng làm chất độn cho sơn, vecni từ lâu vì có màu trắng, giá thành rẻ, tính lưu động tốt, tính chất hóa học ổn định và khả năng trao đổi cation bề mặt lớn.
(4) Vật liệu chịu lửa
Cao lanh có đặc tính chịu lửa tốt và thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm chịu lửa.
(5) Chất xúc tác
Cao lanh có thể được sử dụng trực tiếp hoặc sau khi biến đổi axit hoặc kiềm làm ma trận xúc tác hoặc có thể được tổng hợp thành sàng phân tử hoặc chất xúc tác chứa sàng phân tử loại Y thông qua công nghệ kết tinh tại chỗ.
(6) Vật liệu cáp
Việc sản xuất cáp cách điện cao đòi hỏi phải bổ sung quá nhiều chất cải thiện hiệu suất điện.
(7) Lĩnh vực bôi trơn
Cao lanh có cấu trúc phân lớp và kích thước hạt nhỏ nên có khả năng bôi trơn tốt.
(8) Xử lý nước thải kim loại nặng
Cao lanh có trữ lượng dồi dào, nguồn cung dồi dào và giá thành thấp. Cấu trúc lớp hai chiều tự nhiên của nó mang lại cho nó diện tích bề mặt riêng lớn và hiệu suất hấp phụ tốt.
(9) Sử dụng tài nguyên thứ cấp
Cao lanh biến tính còn được sử dụng trong lĩnh vực sử dụng tài nguyên thứ cấp để thu hồi các ion kim loại.
(10) Xử lý sản phẩm dầu bị biến chất
Hiện nay, phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xử lý các sản phẩm dầu bị phân hủy là tái sinh hấp phụ, chủ yếu được làm từ chất hấp phụ silica-alumina được làm từ bentonite, cao lanh đã qua xử lý, v.v.
(11) Xây dựng vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi giai đoạn
Sử dụng dimethyl sulfoxide (DMSO) làm tác nhân xen kẽ, cao lanh gốc than được xen kẽ và biến đổi bằng phương pháp xen kẽ nóng chảy, và cao lanh xen kẽ được sử dụng làm chất nền.
(12) Vật liệu lưu trữ năng lượng mặt trời
Sử dụng cao lanh và natri stearate làm nguyên liệu thô, một loại vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha cao lanh/natri stearate mới đã được chuẩn bị.
(13) Sàng phân tử
Cao lanh có trữ lượng dồi dào, giá thành rẻ, hàm lượng nhôm-silic cao nên là nguyên liệu tốt để chế tạo sàng phân tử.
(14) Vật liệu xen hữu cơ kaolinit
Phương pháp xen kẽ thường liên quan đến việc chèn các phân tử hữu cơ hoặc polyme phân lớp vào vật liệu vô cơ phân lớp để chuẩn bị vật liệu composite xen kẽ.
(15) Vật liệu nano
Do kích thước đặc biệt nên vật liệu nano có nhiều đặc tính độc đáo như che chắn tia cực tím và sóng điện từ, được sử dụng trong quân sự, truyền thông, máy tính và các ngành công nghiệp khác; bổ sung nanoclay trong quá trình sản xuất máy lọc nước, tủ lạnh có tác dụng kháng khuẩn, khử trùng; thêm đất sét nano vào sản xuất gốm sứ có thể tăng độ bền của gốm lên 50 lần và có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận động cơ.
(16) Chuẩn bị sợi thủy tinh
Cao lanh là nguyên liệu quan trọng để điều chế sợi thủy tinh, cung cấp Al2O3 và SiO2 cho sợi thủy tinh.
(17) Vật liệu silica trung tính
Vật liệu xốp trung bình là vật liệu có kích thước lỗ rỗng từ 2 đến 50 nm. Chúng có độ xốp lớn, khả năng hấp phụ và diện tích bề mặt riêng.
(18) Vật liệu cầm máu
Chảy máu không kiểm soát sau chấn thương là nguyên nhân chính gây tử vong cao. Dựa trên khả năng kiểm soát chảy máu của chất cầm máu tự nhiên daizheshi, một loại vật liệu hỗn hợp nano oxit sắt/cao lanh mới đã được tổng hợp thành công.
(19) Người vận chuyển ma túy
Cao lanh là tinh thể lớp 1:1 với sự sắp xếp chặt chẽ và đồng đều và diện tích bề mặt riêng lớn. Nó thường được sử dụng như một vật liệu giải phóng bền vững.
(20) Chất kháng khuẩn
(21) Kỹ thuật mô
Sử dụng cao lanh làm chất kết dính, giàn giáo MBG ba chiều có độ bền cơ học tuyệt vời, khả năng khoáng hóa và phản ứng tế bào tốt đã được điều chế thành công bằng phương pháp mẫu bọt polyurethane (PU) biến tính.
(22) Mỹ phẩm
Cao lanh có thể được sử dụng làm chất phụ gia trong mỹ phẩm để tăng cường khả năng hấp thụ dầu và nước, tăng cường ái lực của mỹ phẩm với da và cải thiện chức năng giữ ẩm.
(23) Ứng dụng cao lanh trong ngành sản xuất giấy
Trong ngành sản xuất giấy, thị trường cao lanh quốc tế tương đối thịnh vượng và khối lượng bán ra của nó vượt xa gốm sứ, cao su, sơn, nhựa, vật liệu chịu lửa và các ngành công nghiệp khác.
Biến đổi bề mặt của vật liệu cực dương than chì
Than chì là vật liệu điện cực âm đầu tiên cho pin lithium-ion được ứng dụng thương mại. Sau ba thập kỷ phát triển, than chì vẫn là vật liệu điện cực âm đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi nhất.
Than chì có cấu trúc phân lớp tốt, với các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo hình lục giác và kéo dài theo hướng hai chiều. Là vật liệu điện cực âm cho pin lithium-ion, than chì có độ chọn lọc cao đối với chất điện phân, hiệu suất sạc và xả dòng điện cao kém và trong quá trình sạc và xả đầu tiên, các ion lithium hòa tan sẽ được đưa vào các lớp xen kẽ than chì, bị khử và phân hủy thành tạo ra các chất mới, gây ra sự giãn nở thể tích, có thể trực tiếp dẫn đến sự sụp đổ của lớp than chì và làm giảm hiệu suất chu trình của điện cực. Do đó, cần phải sửa đổi than chì để cải thiện công suất riêng thuận nghịch của nó, cải thiện chất lượng của màng SEI, tăng khả năng tương thích của than chì với chất điện phân và cải thiện hiệu suất chu trình của nó. Hiện nay, việc biến đổi bề mặt của điện cực âm than chì chủ yếu được chia thành nghiền bi cơ học, xử lý oxy hóa và halogen hóa bề mặt, phủ bề mặt, pha tạp nguyên tố và các phương tiện khác.
Phương pháp phay bóng cơ học
Phương pháp nghiền bi cơ học là thay đổi cấu trúc và hình thái của bề mặt điện cực âm than chì bằng phương pháp vật lý để tăng diện tích bề mặt và diện tích tiếp xúc, từ đó cải thiện hiệu quả lưu trữ và giải phóng các ion lithium.
1. Giảm kích thước hạt: Phay bi cơ học có thể làm giảm đáng kể kích thước hạt của các hạt than chì, do đó vật liệu điện cực âm than chì có diện tích bề mặt riêng lớn hơn. Kích thước hạt nhỏ hơn có lợi cho sự khuếch tán nhanh chóng của các ion lithium và cải thiện hiệu suất tốc độ của pin.
2. Đưa vào các pha mới: Trong quá trình nghiền bi, các hạt than chì có thể trải qua những thay đổi pha do lực cơ học, chẳng hạn như đưa ra các pha mới như pha hình thoi.
3. Tăng độ xốp: Nghiền bi cũng sẽ tạo ra một số lượng lớn các vi lỗ và khuyết tật trên bề mặt của các hạt than chì. Những cấu trúc lỗ rỗng này có thể đóng vai trò là kênh dẫn nhanh cho các ion lithium, cải thiện tốc độ khuếch tán của các ion lithium cũng như hiệu suất sạc và xả của pin.
4. Cải thiện độ dẫn điện: Mặc dù bản thân quá trình nghiền bi cơ học không trực tiếp làm thay đổi độ dẫn điện của than chì, nhưng bằng cách giảm kích thước hạt và tạo ra cấu trúc lỗ rỗng, sự tiếp xúc giữa điện cực âm than chì và chất điện phân có thể đủ hơn, từ đó cải thiện độ dẫn điện và hiệu suất điện hóa của pin.
Xử lý oxy hóa và halogen hóa bề mặt
Xử lý oxy hóa và halogen hóa có thể cải thiện tính chất hóa học bề mặt của vật liệu điện cực âm than chì.
1. Quá trình oxy hóa bề mặt
Quá trình oxy hóa bề mặt thường bao gồm quá trình oxy hóa pha khí và quá trình oxy hóa pha lỏng.
2. Halogen hóa bề mặt
Thông qua xử lý halogen hóa, cấu trúc C-F được hình thành trên bề mặt than chì tự nhiên, có thể tăng cường độ ổn định cấu trúc của than chì và ngăn các mảnh than chì rơi ra trong chu kỳ.
Lớp phủ bề mặt
Việc sửa đổi lớp phủ bề mặt của vật liệu điện cực âm than chì chủ yếu bao gồm lớp phủ vật liệu carbon, kim loại hoặc phi kim loại và lớp phủ oxit của nó và lớp phủ polymer. Mục đích của việc cải thiện công suất riêng có thể đảo ngược, hiệu suất Coulomb đầu tiên, hiệu suất chu kỳ và hiệu suất phóng điện và phóng điện cao của điện cực đạt được thông qua lớp phủ bề mặt.
1. Lớp phủ vật liệu carbon
Một lớp cacbon vô định hình được phủ lên lớp than chì bên ngoài để tạo thành vật liệu composite C/C có cấu trúc “lõi-vỏ”, để cacbon vô định hình tiếp xúc với dung môi, tránh tiếp xúc trực tiếp giữa dung môi và than chì, đồng thời ngăn chặn sự bong tróc lớp than chì do sự gắn kết của các phân tử dung môi.
2. Kim loại hoặc phi kim loại và lớp phủ oxit của chúng
Kim loại và lớp phủ oxit của nó chủ yếu đạt được bằng cách lắng đọng một lớp kim loại hoặc oxit kim loại trên bề mặt than chì. Lớp phủ kim loại có thể làm tăng hệ số khuếch tán của các ion lithium trong vật liệu và cải thiện hiệu suất tốc độ của điện cực.
Lớp phủ oxit phi kim loại như Al2O3, lớp phủ Al2O3 vô định hình trên bề mặt than chì có thể cải thiện độ ẩm của chất điện phân, giảm khả năng chống khuếch tán của các ion lithium và ức chế hiệu quả sự phát triển của đuôi gai lithium, từ đó cải thiện tính chất điện hóa của vật liệu than chì.
3. Lớp phủ polymer
Các oxit vô cơ hoặc lớp phủ kim loại rất giòn, khó phủ đều và dễ bị hư hỏng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng than chì được phủ muối axit hữu cơ chứa liên kết đôi cacbon-cacbon có hiệu quả hơn trong việc cải thiện hiệu suất điện hóa.
Vai trò của bari sunfat, bột mica và cao lanh trong sơn tĩnh điện
Chất độn trong sơn tĩnh điện không chỉ có thể giảm chi phí mà còn đóng vai trò lớn trong việc cải thiện hiệu suất của sản phẩm sơn. Chẳng hạn như cải thiện khả năng chống mài mòn và chống trầy xước của lớp phủ, giảm độ võng của lớp phủ trong quá trình san bằng nóng chảy, cải thiện khả năng chống ăn mòn và cải thiện khả năng chống ẩm.
Khi lựa chọn chất độn cho lớp phủ bột, các yếu tố như mật độ, hiệu suất phân tán, phân bố kích thước hạt và độ tinh khiết cần được xem xét. Nói chung, mật độ càng cao thì độ che phủ của lớp sơn tĩnh điện càng thấp; sự phân tán của các hạt lớn tốt hơn các hạt nhỏ; chất độn trơ về mặt hóa học và có thể tránh phản ứng với một số thành phần nhất định của công thức bột như chất màu; màu của chất độn phải càng trắng càng tốt. Các vật liệu bột độn thường được sử dụng trong sơn tĩnh điện chủ yếu là canxi cacbonat, bari sunfat, bột talc, bột mica, cao lanh, silica, wollastonite, v.v.
Ứng dụng của bari sunfat trong sơn tĩnh điện
Barium sulfate được sử dụng làm chất màu trong lớp phủ có hai loại: tự nhiên và tổng hợp. Sản phẩm tự nhiên được gọi là bột barit và sản phẩm tổng hợp được gọi là bari sunfat kết tủa.
Trong sơn tĩnh điện, bari sunfat kết tủa có thể nâng cao khả năng giữ thăng bằng và độ bóng của sơn tĩnh điện, đồng thời có khả năng tương thích tốt với tất cả các sắc tố. Nó có thể làm cho lớp sơn tĩnh điện đạt được độ dày lớp phủ lý tưởng và tốc độ phủ bột cao trong quá trình phun.
Chất độn bột barit chủ yếu được sử dụng trong sơn lót công nghiệp và lớp phủ trung gian ô tô đòi hỏi độ bền lớp phủ cao, khả năng lấp đầy cao và độ trơ hóa học cao, đồng thời cũng được sử dụng trong các lớp sơn phủ yêu cầu độ bóng cao hơn. Trong sơn latex, do chỉ số khúc xạ cao của barit (1.637) nên bột barit mịn có thể có chức năng tạo chất màu trắng mờ và có thể thay thế một phần titan dioxide trong lớp phủ.
Bari sulfat siêu mịn có đặc tính là lượng lấp đầy lớn, độ sáng tốt, độ cân bằng tốt, khả năng giữ độ bóng mạnh và khả năng tương thích tốt với tất cả các sắc tố. Nó là chất độn lý tưởng nhất cho sơn tĩnh điện.
Ứng dụng bột mica trong sơn tĩnh điện
Bột mica là một thành phần silicat phức tạp, các hạt có vảy, khả năng chịu nhiệt, kháng axit và kiềm rất tốt và ảnh hưởng đến tính lưu động nóng chảy của lớp phủ bột. Nó thường được sử dụng trong các loại sơn bột chịu nhiệt và cách điện và có thể được sử dụng làm chất độn cho bột kết cấu.
Ứng dụng cao lanh trong sơn tĩnh điện
Cao lanh có thể cải thiện tính chất thixotropy và chống lắng đọng. Đất sét nung không ảnh hưởng đến đặc tính lưu biến nhưng có thể có tác dụng làm mờ, tăng khả năng che phủ và tăng độ trắng như đất sét chưa qua xử lý, tương tự như bột talc.
Cao lanh thường có khả năng hấp thụ nước cao và không thích hợp để cải thiện tính thixotropy của lớp phủ và chuẩn bị lớp phủ kỵ nước. Kích thước hạt của sản phẩm cao lanh nằm trong khoảng từ 0,2 đến 1 μm. Cao lanh có kích thước hạt lớn có khả năng hút nước thấp và có tác dụng làm mờ tốt. Cao lanh có kích thước hạt nhỏ (nhỏ hơn 1µm) có thể dùng làm lớp phủ bán bóng và lớp phủ nội thất.
Cao lanh còn được gọi là nhôm silicat ngậm nước. Theo các phương pháp chế biến khác nhau, cao lanh có thể được chia thành cao lanh nung và cao lanh rửa sạch. Nói chung, độ hấp thụ dầu, độ đục, độ xốp, độ cứng và độ trắng của cao lanh nung cao hơn cao lanh đã rửa, nhưng giá cũng cao hơn so với cao lanh đã rửa.
14 ứng dụng của Carbon đen trắng
Ứng dụng trong lốp xe
Silica được sử dụng làm chất gia cố và lượng lớn nhất là ở lĩnh vực cao su, chiếm 70% tổng lượng. Silica có thể cải thiện đáng kể các tính chất vật lý của cao su, giảm độ trễ của cao su và giảm lực cản lăn của lốp mà không làm mất đặc tính chống trượt.
Ứng dụng trong chất khử bọt
Nhìn chung có hai loại silica bốc khói: ưa nước và kỵ nước. Sản phẩm kỵ nước thu được bằng cách xử lý hóa học bề mặt sản phẩm ưa nước.
Ứng dụng trong ngành sơn và chất phủ
Silica có thể được sử dụng làm chất phụ gia lưu biến, chất chống lắng, chất phân tán và chất làm mờ trong sản xuất lớp phủ, đóng vai trò làm dày, chống lắng, thixotropy và làm mờ. Nó cũng có thể cải thiện khả năng chống chịu thời tiết và chống trầy xước của lớp phủ, cải thiện độ bám dính giữa lớp phủ và chất nền và độ cứng của lớp phủ, cải thiện khả năng chống lão hóa của lớp phủ và cải thiện đặc tính hấp thụ tia cực tím và phản xạ ánh sáng hồng ngoại.
Ứng dụng trong bao bì điện tử
Bằng cách phân tán hoàn toàn silica bốc khói được xử lý hoạt động bề mặt trong ma trận keo đóng gói nhựa epoxy biến tính silicon, thời gian đóng rắn của vật liệu đóng gói có thể được rút ngắn đáng kể (2,0-2,5 giờ) và nhiệt độ đóng rắn có thể giảm xuống nhiệt độ phòng, để hiệu suất bịt kín của thiết bị OLED được cải thiện đáng kể
Ứng dụng trong nhựa
Silica cũng thường được sử dụng trong các loại nhựa mới. Việc bổ sung một lượng nhỏ silica trong quá trình trộn nhựa sẽ tạo ra tác dụng gia cố đáng kể, cải thiện độ cứng và tính chất cơ học của vật liệu, từ đó cải thiện công nghệ xử lý và hiệu suất của sản phẩm.
Ứng dụng trong gốm sứ
Sử dụng silica bốc khói thay vì nano-Al2O3 để thêm vào 95 sứ không chỉ đóng vai trò của hạt nano mà còn là hạt pha thứ hai, không chỉ giúp cải thiện độ bền và độ dẻo dai của vật liệu gốm mà còn cải thiện độ cứng và độ đàn hồi mô đun của vật liệu. Hiệu quả lý tưởng hơn việc thêm Al2O3.
Ứng dụng trong ngành sản xuất giấy
Trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, các sản phẩm silica bốc khói có thể được sử dụng làm chất định cỡ giấy để cải thiện độ trắng và độ mờ của giấy, đồng thời cải thiện khả năng chống dầu, chống mài mòn, cảm giác cầm tay, in ấn và độ bóng. Nó cũng có thể được sử dụng để làm khô bản vẽ, giúp chất lượng bề mặt giấy tốt, mực ổn định và mặt sau không bị nứt.
Ứng dụng trong kem đánh răng
Silica kết tủa là loại chất ma sát chính cho kem đánh răng hiện nay. Silica kết tủa có tổng diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng hấp phụ mạnh, nhiều chất hấp phụ hơn và các hạt đồng nhất, có lợi cho việc cải thiện độ trong suốt. Vì đặc tính ổn định, không độc hại và vô hại nên nó là nguyên liệu thô làm kem đánh răng tốt.
Ứng dụng trong mỹ phẩm
Các đặc tính tuyệt vời của silica như không độc hại, không mùi và dễ tạo màu khiến nó được sử dụng rộng rãi trong ngành mỹ phẩm. Silica được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da và mỹ phẩm để tạo cảm giác mịn màng và mềm mại cho da ("hiệu ứng bóng lăn"), và "hiệu ứng tập trung mềm" được tạo ra khiến ánh sáng chiếu lên bề mặt da phân bố đều, nhờ đó làm mờ các nếp nhăn và vết thâm trên da. da không dễ dàng được phát hiện.
Ứng dụng của cacbon đen trắng trong giày cao su
Than đen trắng có độ đen cao và hạt mịn. Cao su lưu hóa được làm bằng cacbon đen trắng trong suốt có độ trong suốt cao và có thể cải thiện các tính chất vật lý toàn diện của cao su.
Ứng dụng trong ngành dược phẩm
Than đen trắng có tính trơ sinh lý, khả năng hấp thụ, phân tán và làm đặc cao, được sử dụng rộng rãi trong chế phẩm dược phẩm.
Ứng dụng trong mực
Silica còn được dùng để kiểm soát dòng mực máy in không bị chảy hoặc chảy xệ tùy ý để có được bản in rõ ràng. Trong lon nước giải khát, nó kiểm soát việc sử dụng lớp phủ phun tốc độ cao. Silica bốc khói cũng được sử dụng làm chất phân tán và kiểm soát dòng chảy trong mực của máy photocopy và máy in laser.
Ứng dụng trong thuốc trừ sâu
Silica có thể được sử dụng trong thuốc trừ sâu cho thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Thêm một lượng nhỏ silica bốc khói và silic kết tủa vào hỗn hợp hai loại thuốc diệt cỏ phổ biến là dinitroaniline và urê sẽ ngăn hỗn hợp kết tụ.
Ứng dụng trong nhu cầu thiết yếu hàng ngày
Túi đóng gói thực phẩm có bổ sung silica có thể giữ cho trái cây và rau quả luôn tươi ngon. Than đen trắng cũng có thể được sử dụng làm thuốc diệt nấm hiệu quả cao để ngăn ngừa và điều trị các bệnh khác nhau trên trái cây; trong sản xuất đồ uống có cồn, thêm một lượng nhỏ cacbon đen trắng có thể làm sạch bia và kéo dài thời hạn sử dụng.
Chất biến tính bề mặt bột
Sửa đổi lớp phủ bề mặt có nghĩa là chất biến tính bề mặt không có phản ứng hóa học với bề mặt hạt, lớp phủ và hạt được kết nối bằng lực van der Waals. Phương pháp này có thể áp dụng để biến đổi bề mặt của hầu hết các loại hạt vô cơ. Phương pháp này chủ yếu sử dụng các hợp chất vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ để phủ lên bề mặt hạt nhằm làm suy yếu sự kết tụ của hạt. Ngoài ra, lớp phủ tạo ra lực đẩy không gian, khiến các hạt rất khó kết tụ lại. Các chất biến tính được sử dụng để biến đổi lớp phủ bao gồm chất hoạt động bề mặt, chất siêu phân tán, chất vô cơ, v.v..
Sự biến đổi hóa học bề mặt được hoàn thành bằng phản ứng hóa học hoặc sự hấp phụ hóa học giữa chất biến tính bề mặt và bề mặt hạt. Biến đổi cơ hóa là phương pháp biến đổi làm thay đổi cấu trúc mạng tinh thể, dạng tinh thể, v.v. thông qua các phương pháp cơ học như nghiền, mài, ma sát, làm tăng nội năng của hệ, tăng nhiệt độ, thúc đẩy quá trình hòa tan của các hạt, nhiệt phân hủy, tạo ra các gốc tự do hoặc ion, tăng cường hoạt động bề mặt của khoáng chất và thúc đẩy phản ứng hoặc sự bám dính lẫn nhau của khoáng chất và các chất khác để đạt được mục tiêu biến đổi bề mặt.
Phương pháp phản ứng kết tủa là thêm chất kết tủa vào dung dịch chứa các hạt bột hoặc thêm chất có thể kích thích tạo ra chất kết tủa trong hệ phản ứng, để các ion biến đổi trải qua phản ứng kết tủa và kết tủa trên bề mặt của chất kết tủa. các hạt, từ đó phủ lên các hạt. Phương pháp kết tủa có thể chủ yếu được chia thành phương pháp kết tủa trực tiếp, phương pháp kết tủa đồng đều, phương pháp kết tủa không đồng đều, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp thủy phân, v.v.
Sửa đổi viên nang là một phương pháp sửa đổi bề mặt bao phủ bề mặt của các hạt bột với độ dày màng đồng đều và nhất định. Phương pháp biến đổi năng lượng cao là phương pháp biến đổi bằng cách bắt đầu phản ứng trùng hợp bằng xử lý plasma hoặc bức xạ.
Có nhiều loại chất biến tính bề mặt và chưa có tiêu chuẩn phân loại thống nhất. Theo tính chất hóa học của chất biến tính bề mặt, nó có thể được chia thành chất biến tính hữu cơ và chất biến tính vô cơ, được sử dụng tương ứng để biến đổi bề mặt hữu cơ và biến đổi bề mặt vô cơ của bột. Các chất biến tính bề mặt bao gồm các chất liên kết, chất hoạt động bề mặt, oligome polyolefin, chất biến tính vô cơ, v.v..
Sự biến đổi bề mặt của bột phần lớn đạt được thông qua hoạt động của các chất biến tính bề mặt trên bề mặt bột. Do đó, công thức của chất biến tính bề mặt (đa dạng, liều lượng và cách sử dụng) có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả biến tính bề mặt bột và hiệu suất ứng dụng của các sản phẩm biến tính. Công thức của các chất biến tính bề mặt được nhắm mục tiêu cao, nghĩa là nó có đặc điểm "một chìa khóa để mở một ổ khóa". Việc xây dựng các chất biến tính bề mặt bao gồm việc lựa chọn giống, xác định liều lượng và cách sử dụng.
Các loại chất biến tính bề mặt
Những cân nhắc chính để lựa chọn các loại chất biến tính bề mặt là đặc tính của nguyên liệu bột, mục đích hoặc lĩnh vực ứng dụng của sản phẩm và các yếu tố như quy trình, giá cả và bảo vệ môi trường.
Liều lượng của chất biến tính bề mặt
Về mặt lý thuyết, liều lượng cần thiết để đạt được sự hấp phụ đơn lớp trên bề mặt hạt là liều lượng tối ưu, liên quan đến diện tích bề mặt cụ thể của nguyên liệu bột và diện tích mặt cắt ngang của các phân tử biến tính bề mặt, nhưng liều lượng này không nhất thiết phải là liều lượng chất biến tính bề mặt khi đạt được độ che phủ 100%. Đối với việc sửa đổi lớp phủ bề mặt vô cơ, tốc độ phủ khác nhau và độ dày lớp phủ có thể thể hiện các đặc điểm khác nhau, chẳng hạn như màu sắc, độ bóng, v.v. Do đó, liều lượng tối ưu thực tế phải được xác định thông qua các thử nghiệm sửa đổi và thử nghiệm hiệu suất ứng dụng. Điều này là do liều lượng của chất biến tính bề mặt không chỉ liên quan đến tính đồng nhất của độ phân tán và lớp phủ của chất biến tính bề mặt trong quá trình biến tính bề mặt mà còn liên quan đến các yêu cầu cụ thể của hệ thống ứng dụng về tính chất bề mặt và các chỉ số kỹ thuật của bột thô nguyên vật liệu.
Cách sử dụng công cụ sửa đổi bề mặt
Một phương pháp sử dụng tốt có thể cải thiện sự phân tán của chất biến tính bề mặt và hiệu ứng biến tính bề mặt của bột. Ngược lại, việc sử dụng không đúng cách có thể làm tăng liều lượng chất biến tính bề mặt và hiệu quả biến tính sẽ không đạt được mục đích như mong đợi. Việc sử dụng chất biến tính bề mặt bao gồm các phương pháp chuẩn bị, phân tán và bổ sung, cũng như thứ tự thêm khi sử dụng nhiều hơn hai chất biến tính bề mặt.