1. Introduction
L'industrie des poudres est une importante industrie de matières premières de base. La technologie de fabrication des poudres occupe une place prépondérante dans l'industrie chimique et l'industrie des matériaux. Dans certaines industries de matériaux polymères et composites polymères, les poudres minérales inorganiques sont généralement utilisées comme charges.
Lorsque des poudres minérales inorganiques, telles que le carbonate de calcium, le kaolin, le mica, le quartz, l'alumine et le talc, sont utilisées comme charges, leur surface doit être modifiée. En effet, les matériaux minéraux inorganiques présentent des propriétés d'interface différentes avec la matrice polymère organique. Ainsi, lorsqu'elles sont utilisées comme charges, outre l'obtention de la granulométrie et de la distribution granulométrique requises, une modification de surface est nécessaire. Cela permet d'améliorer les propriétés mécaniques et les performances globales des poudres inorganiques.
2. Méthodes de modification
Modification physique de surface
La modification physique de surface consiste à adsorber un agent de surface à la surface de particules de poudre inorganique. Elle se fait par forces intermoléculaires Pour former une couche de revêtement à la surface des particules de poudre. Cela peut réduire la tension superficielle de la poudre et modifier la polarité superficielle des particules. Parallèlement, cela peut réduire l'agglomération entre les particules.
① Modification des tensioactifs
Les tensioactifs contiennent des groupes hydrophobes et hydrophiles. C'est l'une des rares substances capables de modifier significativement les propriétés de surface ou d'interface d'un matériau. Ils présentent deux caractéristiques fondamentales : (1) ils forment facilement des structures directionnelles à la surface du matériau ou à l'interface entre deux phases, ce qui peut améliorer les propriétés de surface du matériau ; (2) leur faible solubilité en solution est faible et ils existent généralement à l'état de micelles (assemblages) dans des conditions de plage de concentration commune, ce qui peut réduire considérablement la tension superficielle du tensioactif.
2. Modification de surface à haute énergie
Le traitement de surface des poudres inorganiques par rayons ultraviolets, rayons infrarouges et décharge corona est appelé modification de surface à haute énergie. Il s'agit d'une technologie avancée qui irradie ou injecte ces sources d'énergie à haute densité à la surface du matériau. Cela peut entraîner des modifications de l'organisation et de la structure du matériau, modifiant ainsi ses propriétés physiques, chimiques et mécaniques. Ces modifications peuvent également modifier les propriétés physiques, chimiques et mécaniques du matériau.
③ Modification de l'encapsulation
La modification par encapsulation est utilisée pour la première fois en médecine moderne. Elle a été initialement développée pour répondre à la demande de libération prolongée des médicaments. Elle consiste à recouvrir la surface des particules de poudre d'un film uniforme et d'une certaine épaisseur. Grâce à la modification par encapsulation des microparticules, il est possible non seulement de préparer des colloïdes composites inorganiques/organiques et de modifier les propriétés des particules, mais aussi d'obtenir l'effet de libération prolongée des capsules, élargissant ainsi le champ d'application des poudres inorganiques.
Modification chimique de surface
⑴ Méthode de dépôt de surface
La méthode de dépôt en surface consiste à précipiter des composés inorganiques à la surface des particules pour former une ou plusieurs couches de « revêtement » ou d'« encapsulation ». Cette méthode permet d'améliorer les propriétés de surface des poudres. Elle présente trois avantages. Premièrement, la simplicité du procédé et de l'équipement facilite l'industrialisation de la production. Deuxièmement, elle permet un mélange homogène des différents composants à l'échelle moléculaire/atomique, permettant ainsi un contrôle précis de la teneur de chaque composant. Troisièmement, la pureté, la composition des phases et la granulométrie, entre autres, peuvent être atteintes en contrôlant les conditions de précipitation et le degré de calcination des poudres.
⑵ Revêtement chimique
Le revêtement chimique est une méthode permettant de modifier la surface des poudres inorganiques en enrobant partiellement la surface des particules. Cette méthode permet de rendre la surface des particules organique. De nombreux agents de modification sont utilisés dans le revêtement chimique, tels que les agents de couplage et les tensioactifs.
⑶ Modification mécano-chimique
La modification mécanique et chimique a deux significations : (1) utiliser la contrainte mécanique pendant le broyage ultra-fin pour activer la surface minérale, ce qui peut modifier la structure cristalline de surface et les propriétés physiques et chimiques des poudres, satisfaisant ainsi les exigences de l'application. (2) utiliser l'effet d'activation de surface de la contrainte mécanique et les ions ou radicaux libres résultants pour initier la polymérisation de la substance organique oléfinique monomère, ou pour permettre une fixation efficace de l'agent de modification, réalisant ainsi la modification.
3. Résumé et perspectives
La modification de surface des poudres inorganiques est devenue l'un des axes majeurs du développement des matériaux en poudre. Elle constitue également un maillon important dans la transition des matériaux en poudre du stade de la recherche scientifique à celui de l'application industrielle. On considère généralement qu'une granulométrie plus fine, une surface plus active et une structure plus complexe constituent les trois axes majeurs du développement futur des charges inorganiques. Ainsi, le compoundage, le broyage ultrafin et la modification de surface au sein d'un même système constitueront la principale tendance de développement du traitement des poudres inorganiques à l'avenir.
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