1. Introducción
La industria de los polvos es una importante industria de materias primas básicas. La tecnología de fabricación de polvos ocupa un lugar fundamental en la industria química y de materiales. En algunas industrias de materiales poliméricos y compuestos poliméricos, se suelen utilizar polvos minerales inorgánicos como rellenos.
Cuando se utilizan como rellenos polvos minerales inorgánicos, como carbonato de calcio, caolín, mica, cuarzo, alúmina y talco, es necesario modificar su superficie. Esto se debe a que los materiales minerales inorgánicos presentan diferentes propiedades de interfaz con la matriz polimérica orgánica. Por lo tanto, al utilizarlos como rellenos, además de lograr el tamaño y la distribución granulométrica requeridos, es necesario modificar la superficie del polvo inorgánico. Esto puede mejorar las propiedades mecánicas y el rendimiento integral de los polvos inorgánicos.
2. Métodos de modificación
Modificación física de la superficie
La modificación física de la superficie consiste en adsorber el agente superficial sobre la superficie de partículas de polvo inorgánico. Esto se logra mediante fuerzas intermoleculares Para formar una capa de recubrimiento sobre la superficie de las partículas de polvo. Esto puede reducir la tensión superficial del polvo y cambiar la polaridad superficial de las partículas. Al mismo tiempo, puede reducir la aglomeración entre partículas.
① Modificación de surfactantes
El surfactante contiene grupos hidrófobos e hidrófilos. Es una de las pocas sustancias que puede modificar significativamente las propiedades superficiales o de la interfaz del material. El surfactante tiene dos características básicas: (1) Se organiza fácilmente en la superficie del material o en la interfaz entre dos fases, lo que puede mejorar las propiedades superficiales del material. (2) Su solubilidad en solución es baja y se encuentra principalmente en estado de... micelas (conjuntos) bajo la condición de rango de concentración común, y esto puede disminuir en gran medida la tensión superficial del surfactante.
② Modificación de superficie de alta energía
El método de tratamiento superficial de polvos inorgánicos mediante rayos ultravioleta, rayos infrarrojos y descarga corona se denomina modificación superficial de alta energía. Se trata de una tecnología avanzada que irradia o inyecta estas fuentes de energía de alta densidad en la superficie del material. Esto puede provocar cambios superficiales en la organización y estructura del material, modificando así sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. Estos cambios pueden, a su vez, modificar las propiedades físicas, químicas y mecánicas del material.
③ Modificación de la encapsulación
La modificación por encapsulación se utilizó por primera vez en la medicina moderna. Se desarrolló originalmente para satisfacer la demanda de una liberación sostenida de la eficacia farmacológica. La modificación por encapsulación consiste en cubrir la superficie de las partículas de polvo con una película uniforme y de cierto espesor. Mediante la modificación por encapsulación de micropartículas, no solo se pueden preparar coloides compuestos inorgánicos/orgánicos y modificar sus propiedades, sino que también se puede lograr la liberación sostenida de las cápsulas, ampliando así el rango de aplicación de los polvos inorgánicos.
Modificación química de la superficie
⑴ Método de deposición superficial
El método de deposición superficial se refiere a la reacción de precipitación de compuestos inorgánicos sobre la superficie de las partículas para formar una o más capas de "recubrimiento" o "encapsulamiento". Este método puede mejorar las propiedades superficiales de los polvos. Presenta tres ventajas: primero, el procedimiento y el equipo son sencillos, lo que facilita la industrialización de la producción; segundo, permite lograr una mezcla uniforme de diferentes componentes a nivel molecular/atómico, lo que permite controlar con precisión el contenido de cada uno; y tercero, se pueden controlar factores como la pureza, la composición de las fases y el tamaño de las partículas, entre otros, controlando las condiciones de precipitación y el grado de calcinación de los polvos.
⑵ Recubrimiento químico
El recubrimiento químico es un método para modificar la superficie de polvos inorgánicos mediante el recubrimiento parcial de la superficie de las partículas. Este método permite que la superficie de las partículas sea orgánica. Existen diversos tipos de agentes de modificación utilizados en el recubrimiento químico, como agentes de acoplamiento y surfactantes.
⑶ Modificación mecánicamente química
La modificación química mecánica tiene dos significados: (1) utilizar el estrés mecánico durante la molienda ultrafina para activar la superficie mineral, esto puede cambiar la estructura cristalina de la superficie y las propiedades físicas y químicas de los polvos, satisfaciendo así el requisito de la aplicación. (2) Utilizar el efecto de activación de la superficie del estrés mecánico y los iones o radicales libres resultantes para iniciar la polimerización de la sustancia orgánica olefínica monómera, o para permitir la unión eficiente del agente de modificación, logrando así la modificación.
3. Resumen y perspectivas
La modificación superficial de polvos inorgánicos se ha convertido en una de las principales líneas de desarrollo de materiales en polvo en la actualidad. Además, es un eslabón clave en la transición de los materiales en polvo de la fase de investigación científica a la fase de aplicación industrial. Se cree que un tamaño de partícula más fino, una superficie más activa y una estructura más compleja son las tres principales líneas de desarrollo de los rellenos inorgánicos en el futuro. Por lo tanto, la composición, la molienda ultrafina y la modificación superficial en un mismo sistema se convertirán en la principal tendencia de desarrollo del procesamiento de polvos inorgánicos en el futuro.
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