अकार्बनिक पाउडर के लिए सतह संशोधन विधियों का अवलोकन

1 परिचय

पाउडर उद्योग एक महत्वपूर्ण बुनियादी कच्चा माल उद्योग है। पाउडर विनिर्माण प्रौद्योगिकी रासायनिक उद्योग और सामग्री उद्योग में एक बहुत ही महत्वपूर्ण स्थान रखती है। कुछ बहुलक सामग्री उद्योगों और बहुलक मिश्रित सामग्रियों में, अकार्बनिक खनिज पाउडर आमतौर पर भराव के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

जब अकार्बनिक खनिज पाउडर, जैसे कैल्शियम कार्बोनेट, काओलिन, अभ्रक, क्वार्ट्ज, एल्यूमिना और तालक को भराव के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उन्हें सतह संशोधित करने की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अकार्बनिक खनिज पदार्थों में कार्बनिक बहुलक मैट्रिक्स के साथ अलग-अलग इंटरफ़ेस गुण होते हैं। इसलिए, जब भराव के रूप में उपयोग किया जाता है, तो आवश्यक कण आकार और कण आकार वितरण प्राप्त करने के अलावा, अकार्बनिक पाउडर का सतह संशोधन आवश्यक है। इससे अकार्बनिक पाउडर के यांत्रिक गुणों और व्यापक प्रदर्शन में सुधार हो सकता है।

2. संशोधन विधियाँ

सतही भौतिक संशोधन

सतह भौतिक संशोधन अकार्बनिक पाउडर कणों की सतह पर सतह एजेंट को सोखना है। यह अंतराण्विक बल पाउडर कणों की सतह पर एक कोटिंग परत बनाने के लिए। यह पाउडर के सतही तनाव को कम कर सकता है, और कणों की सतही ध्रुवता को बदल सकता है। साथ ही, यह कणों के बीच समूहन को कम कर सकता है। 

① पृष्ठसक्रियक संशोधन

सर्फेक्टेंट में हाइड्रोफोबिक समूह और हाइड्रोफिलिक समूह होते हैं। यह उन कुछ पदार्थों में से एक है जो सामग्री की सतह या इंटरफ़ेस गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकते हैं। सर्फेक्टेंट की दो बुनियादी विशेषताएँ हैं: (1) सामग्री की सतह पर या दो चरणों के बीच इंटरफ़ेस पर दिशात्मक व्यवस्था बनाना आसान है, इससे सामग्री के सतह गुणों में सुधार हो सकता है। (2) घोल में सर्फेक्टेंट की घुलनशीलता कम होती है, और ज्यादातर यह की अवस्था में मौजूद होता है मिसेल्स (असेंबली) सामान्य सांद्रता सीमा की स्थिति के तहत, और यह सर्फेक्टेंट के सतह तनाव को बहुत कम कर सकता है।

② उच्च ऊर्जा सतह संशोधन

पराबैंगनी किरणों, अवरक्त किरणों और कोरोना डिस्चार्ज द्वारा अकार्बनिक पाउडर के सतह उपचार की विधि को उच्च-ऊर्जा सतह संशोधन कहा जाता है। यह एक उन्नत तकनीक है जो इन उच्च घनत्व वाले ऊर्जा स्रोतों को सामग्री की सतह में विकिरणित या इंजेक्ट करती है। यह सामग्री के संगठन और संरचना पर सतह परिवर्तन का कारण बन सकता है, जिससे सामग्री के भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुणों में बदलाव होता है। ये परिवर्तन सामग्री के भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुणों को तदनुसार बदल सकते हैं।

③ एनकैप्सुलेशन संशोधन

एनकैप्सुलेशन संशोधन का उपयोग सबसे पहले आधुनिक चिकित्सा क्षेत्र में किया गया है। इसे मूल रूप से दवा प्रभावकारिता की निरंतर रिलीज की मांग को पूरा करने के लिए विकसित किया गया था। एनकैप्सुलेशन संशोधन पाउडर कणों की सतह को एक समान और निश्चित मोटाई की फिल्म से ढंकना है। माइक्रोपार्टिकल्स के एनकैप्सुलेशन संशोधन के माध्यम से, न केवल अकार्बनिक/कार्बनिक मिश्रित कोलाइड तैयार किए जा सकते हैं और कणों के गुणों को बदला जा सकता है, बल्कि कैप्सूल के निरंतर रिलीज प्रभाव को भी प्राप्त किया जा सकता है, जिससे अकार्बनिक पाउडर की अनुप्रयोग सीमा का विस्तार होता है।

सतह रासायनिक संशोधन

⑴ सतह जमाव विधि

सतह जमाव विधि कणों की सतह पर अकार्बनिक यौगिकों की अवक्षेपण प्रतिक्रिया को संदर्भित करती है, जिससे "कोटिंग" या "एनकैप्सुलेशन" की एक या अधिक परतें बनती हैं। इस विधि से पाउडर के सतही गुणों में सुधार किया जा सकता है। इस विधि के तीन फायदे हैं। सबसे पहले, प्रक्रिया और उपकरण सरल हैं, इसलिए यह उत्पादन के औद्योगिकीकरण को साकार करने के लिए अनुकूल है। दूसरा, यह आणविक/परमाणु स्तर पर विभिन्न घटकों के समान मिश्रण को प्राप्त कर सकता है, ताकि प्रत्येक घटक की सामग्री को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सके। तीसरा, पाउडर की अवक्षेपण स्थिति और कैल्सीनेशन डिग्री को नियंत्रित करके शुद्धता, चरण संरचना और कण आकार आदि के कारकों को प्राप्त किया जा सकता है।

⑵ रासायनिक कोटिंग

रासायनिक कोटिंग कणों की सतह पर आंशिक रूप से कोटिंग करके अकार्बनिक पाउडर की सतह को संशोधित करने की एक विधि है। इस विधि से कणों की सतह को कार्बनिक बनाया जा सकता है। रासायनिक कोटिंग में कई प्रकार के संशोधन एजेंट का उपयोग किया जाता है, जैसे कि युग्मन एजेंट और सर्फेक्टेंट।

⑶ यांत्रिक रासायनिक संशोधन

यांत्रिक रासायनिक संशोधन के दो अर्थ हैं: (1) खनिज सतह को सक्रिय करने के लिए अल्ट्रा-फाइन पीसने के दौरान यांत्रिक तनाव का उपयोग करना, यह सतह क्रिस्टल संरचना और पाउडर के भौतिक और रासायनिक गुणों को बदल सकता है, जिससे आवेदन की आवश्यकता को पूरा किया जा सकता है। (2) यांत्रिक तनाव और परिणामी आयनों या मुक्त कणों के सतह सक्रियण प्रभाव का उपयोग मोनोमर ओलेफिन कार्बनिक पदार्थ के बहुलकीकरण को आरंभ करने के लिए, या संशोधन एजेंट के कुशल लगाव को सक्षम करने के लिए, जिससे संशोधन प्राप्त होता है।

3. सारांश और आउटलुक

अकार्बनिक पाउडर का सतही संशोधन आज पाउडर सामग्री के विकास की मुख्य दिशाओं में से एक बन गया है। यह वैज्ञानिक अनुसंधान के चरण से औद्योगिक अनुप्रयोग के चरण तक पाउडर सामग्री के संक्रमण में एक महत्वपूर्ण कड़ी भी है। आम तौर पर यह माना जाता है कि महीन कण आकार, अधिक सक्रिय सतह और अधिक जटिल संरचना भविष्य में अकार्बनिक भराव के विकास की तीन प्रमुख दिशाएँ हैं। इसलिए, एक ही प्रणाली में कंपाउंडिंग, अल्ट्रा-फाइन पीस और सतह संशोधन भविष्य में अकार्बनिक पाउडर प्रसंस्करण का मुख्य विकास रुझान बन जाएगा।

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