Princípios de seleção, dosagem e uso de revestimento em pó
Aug 31, 2024
A modificação superficial dos pós é amplamente alcançada através da ação de modificadores de superfície na superfície do pó. Portanto, a formulação dos modificadores de superfície (variedade, dosagem e uso) tem uma influência importante no efeito de modificação da superfície do pó e no desempenho de aplicação do produto modificado. A formulação dos modificadores de superfície é altamente direcionada, ou seja, possui as características de “uma chave abre uma fechadura”, o que inclui principalmente a seleção de variedades, determinação de dosagem e utilização.1. Triagem de modificadores de superfície As principais considerações para a seleção de variedades de modificadores de superfície são as propriedades das matérias-primas em pó, a finalidade ou campo de aplicação do produto e fatores como processo, preço e proteção ambiental. (1) Propriedades das matérias-primas em pó As propriedades das matérias-primas em pó são principalmente acidez, alcalinidade, estrutura de superfície e grupos funcionais, características de adsorção e reação química, etc. Modificadores de superfície que podem reagir quimicamente ou adsorver quimicamente com a superfície das partículas de pó devem ser selecionados tanto quanto possível, porque a adsorção física é fácil de dessorver sob forte agitação ou extrusão durante a aplicação subsequente. Por exemplo, as superfícies de minerais de silicato ácidos, como quartzo, feldspato, mica e caulim, podem se ligar a agentes de acoplamento de silano para formar uma adsorção química relativamente forte; entretanto, os agentes de acoplamento de silano geralmente não podem reagir quimicamente ou adsorver quimicamente com minerais alcalinos de carbonato, enquanto os agentes de acoplamento de titanato e aluminato podem adsorver quimicamente com minerais alcalinos de carbonato sob certas condições e até certo ponto. Portanto, os agentes de acoplamento de silano geralmente não são adequados para uso como modificadores de superfície para pós minerais alcalinos de carbonato, tais como carbonato de cálcio leve e carbonato de cálcio pesado. (2) Uso do produto O uso do produto é a consideração mais importante na seleção de um modificador de superfície. Diferentes campos de aplicação têm diferentes requisitos técnicos para o desempenho de aplicação de pós, como molhabilidade superficial, dispersibilidade, valor de pH, poder de cobertura, resistência às intempéries, brilho, propriedades antibacterianas, proteção UV, etc. ser selecionados de acordo com seu uso. Por exemplo, pós inorgânicos (cargas ou pigmentos) utilizados em vários plásticos, borrachas, adesivos, revestimentos oleosos ou à base de solventes requerem boa lipofilicidade superficial, isto é, boa afinidade ou compatibilidade com materiais de base polimérica orgânica, o que requer a seleção de modificadores de superfície isso pode tornar a superfície do pó inorgânico hidrofóbica e oleofílica; os pigmentos inorgânicos usados em peças cerâmicas não só precisam ter boa dispersibilidade no estado seco, mas também requerem boa afinidade com peças inorgânicas e serem capazes de serem uniformemente dispersos nas peças; modificadores de superfície para pós inorgânicos (cargas ou pigmentos) usados em tintas ou revestimentos à base de água exigem boa dispersibilidade, estabilidade de sedimentação e compatibilidade dos pós modificados na fase aquosa. A seleção de modificadores de superfície inorgânicos baseia-se principalmente nos requisitos funcionais do material em pó no campo de aplicação. Por exemplo, para fazer com que o dióxido de titânio tenha boa resistência às intempéries e estabilidade química, SiO2 e Al2O3 devem ser usados para revestimento de superfície (filme), e para fazer com que os pigmentos de mica branca tenham bom efeito perolado, TiO2 deve ser usado para revestimento de superfície (filme). Ao mesmo tempo, diferentes sistemas aplicativos possuem componentes diferentes. Ao selecionar um modificador de superfície, a compatibilidade e compatibilidade com os componentes do sistema de aplicação também devem ser consideradas para evitar a falha de outros componentes do sistema devido ao modificador de superfície. (3) Processo de modificação O processo de modificação também é uma das considerações importantes para a seleção de um modificador de superfície, como temperatura, pressão e fatores ambientais. Todos os modificadores orgânicos de superfície se decomporão a uma determinada temperatura. Por exemplo, o ponto de ebulição do agente de acoplamento de silano varia entre 100 e 310 °C dependendo do tipo. Portanto, a temperatura de decomposição ou ponto de ebulição do modificador de superfície selecionado é preferencialmente superior à temperatura de processamento durante a aplicação. Atualmente, o processo de modificação de superfície adota principalmente dois métodos: método seco e método úmido. Para o processo seco não há necessidade de considerar sua solubilidade em água, mas para o processo úmido deve-se considerar a solubilidade em água do modificador de superfície, pois somente quando é solúvel em água ele pode entrar em contato total e reagir com as partículas do pó. em um ambiente úmido. Por exemplo, o ácido esteárico pode ser usado para modificação da superfície seca do pó de carbonato de cálcio (diretamente ou após dissolução em um solvente orgânico). No entanto, na modificação da superfície úmida, se o ácido esteárico for adicionado diretamente, não só será difícil alcançar o efeito esperado de modificação da superfície (principalmente adsorção física), mas também a taxa de utilização será baixa. O modificador de superfície é seriamente perdido após a filtração e a emissão de matéria orgânica no filtrado excede o padrão. Outros tipos de modificadores de superfície orgânicos também apresentam situações semelhantes. Portanto, para modificadores de superfície que não podem ser diretamente solúveis em água, mas devem ser usados em ambiente úmido, eles devem ser saponificados, amonizados ou emulsionados previamente para que possam ser dissolvidos e dispersos em solução aquosa. (4) Preço e fatores ambientais Finalmente, a seleção de modificadores de superfície também deve considerar fatores ambientais e de preço. Com a premissa de atender aos requisitos de desempenho da aplicação ou otimizar o desempenho da aplicação, tente usar um modificador de superfície mais barato para reduzir o custo da modificação de superfície. Ao mesmo tempo, preste atenção ao escolher um modificador de superfície que não polua o meio ambiente.2. Dosagem de modificador de superfície Teoricamente, a dosagem necessária para atingir a adsorção de monocamada na superfície da partícula é a dosagem ideal, que está relacionada à área superficial específica da matéria-prima em pó e à área da seção transversal da molécula modificadora de superfície, mas esta dosagem não é necessariamente a dosagem do modificador de superfície quando 100% de cobertura é alcançada. Para modificação de revestimento de superfície inorgânico, diferentes taxas de revestimento e espessuras de camada de revestimento podem apresentar características diferentes, como cor, brilho, etc. Portanto, a dosagem ideal real deve ser determinada através de testes de modificação e testes de desempenho de aplicação. Isso ocorre porque a dosagem do modificador de superfície não está apenas relacionada à dispersão do modificador de superfície durante a modificação da superfície e à uniformidade do revestimento, mas também aos requisitos específicos do sistema de aplicação para as propriedades de superfície e indicadores técnicos do pó cru. materiais. Para modificação úmida, a quantidade real de revestimento do modificador de superfície na superfície do pó não é necessariamente igual à dosagem do modificador de superfície, porque sempre há uma parte do modificador de superfície que não reage com as partículas do pó e é perdida durante filtração. Portanto, a dosagem real deve ser maior que a dosagem necessária para atingir a adsorção em monocamada.3. Método de uso de modificadores de superfície O método de utilização de modificadores de superfície é um dos componentes importantes da fórmula do modificador de superfície e tem um impacto importante no efeito de modificação de superfície dos pós. Um bom método de uso pode melhorar o grau de dispersão dos modificadores de superfície e o efeito de modificação da superfície dos pós. Pelo contrário, o método de utilização impróprio pode aumentar a quantidade de modificadores de superfície utilizados e o efeito de modificação não pode atingir o objectivo esperado. O método de utilização de modificadores de superfície inclui métodos de preparação, dispersão e adição, bem como a ordem de adição quando se utiliza mais de dois modificadores de superfície. (1) Preparação O método de preparação dos modificadores de superfície depende do tipo de modificadores de superfície, do processo de modificação e do equipamento de modificação. Diferentes modificadores de superfície requerem diferentes métodos de preparação. Por exemplo, para agentes de acoplamento de silano, os silanóis são ligados à superfície dos pós. Portanto, para obter um bom efeito de modificação (adsorção química), é melhor hidrolisar antes de adicionar. Para outros modificadores de superfície orgânicos que precisam ser diluídos e dissolvidos antes do uso, como titanato, aluminato, ácido esteárico, etc., solventes orgânicos correspondentes, como etanol anidro, tolueno, éter, acetona, etc., devem ser usados para diluição e dissolução. . Para modificadores de superfície orgânicos, como ácido esteárico, titanato, aluminato, etc. que não são diretamente solúveis em água usada no processo de modificação úmida, eles devem ser saponificados, amonizados ou emulsionados antecipadamente para se tornarem produtos que podem ser dissolvidos em água. (2) Método de adição A melhor maneira de adicionar modificadores de superfície é fazer com que os modificadores de superfície e os pós entrem em contato de maneira uniforme e completa para obter um alto grau de dispersão dos modificadores de superfície e revestimento uniforme dos modificadores de superfície na superfície da partícula. Portanto, é melhor usar um método de pulverização contínua ou gotejamento (adição) vinculado à velocidade de alimentação do pó. Obviamente, apenas um modificador de superfície em pó contínuo pode obter adição contínua de modificadores de superfície. O método de preparação de modificadores de superfície inorgânicos é relativamente especial e é necessário considerar vários fatores, como pH da solução, concentração, temperatura e aditivos. Por exemplo, quando o dióxido de titânio é revestido na superfície da muscovita, o sulfato de titanila ou o tetracloreto de titânio devem ser hidrolisados antecipadamente. (3) Ordem de adição de medicamentos Quando mais de dois modificadores de superfície são usados para tratar o pó, a ordem de adição dos medicamentos também tem certa influência no efeito final de modificação da superfície. Ao determinar a ordem de adição de modificadores de superfície, devemos primeiro analisar o papel de cada um dos dois modificadores de superfície e o modo de ação na superfície do pó (seja principalmente adsorção física ou adsorção química). De modo geral, o modificador de superfície que desempenha o papel principal e é principalmente adsorvido quimicamente é adicionado primeiro, e o modificador de superfície que desempenha o papel secundário e é principalmente adsorção física é adicionado posteriormente. Por exemplo, quando um agente de acoplamento e ácido esteárico são misturados, em geral, o agente de acoplamento deve ser adicionado primeiro e o ácido esteárico deve ser adicionado mais tarde, porque o objetivo principal da adição de ácido esteárico é aumentar a hidrofobicidade e a lipofilicidade do pó. e reduzir a quantidade de agente de acoplamento e o custo da operação de modificação.
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