Nguyên tắc lựa chọn, liều lượng và cách sử dụng sơn tĩnh điện
Aug 31, 2024
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 sản phẩm được biến tính. Công thức của chất biến tính bề mặt được nhắm mục tiêu cao, nghĩa là nó có đặc điểm "một phím mở một ổ khóa", chủ yếu bao gồm việc lựa chọn giống, xác định liều lượng và cách sử dụng.1. Sàng lọc các 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. (1) Tính chất của nguyên liệu bột Đặc tính của nguyên liệu bột chủ yếu là độ axit, độ kiềm, cấu trúc bề mặt và nhóm chức, đặc tính hấp phụ và phản ứng hóa học, v.v. Nên chọn càng nhiều chất biến tính bề mặt có thể phản ứng hóa học hoặc hấp phụ hóa học với bề mặt của hạt bột, bởi vì hấp phụ vật lý dễ dàng giải hấp khi khuấy hoặc đùn mạnh trong quá trình ứng dụng tiếp theo. Ví dụ, bề mặt của các khoáng chất silicat có tính axit như thạch anh, fenspat, mica và cao lanh có thể liên kết với các chất liên kết silane để tạo thành sự hấp phụ hóa học tương đối mạnh; tuy nhiên, các chất liên kết silane thường không thể phản ứng hóa học hoặc hấp phụ hóa học với các khoáng chất kiềm cacbonat, trong khi các chất liên kết titanate và aluminate có thể hấp phụ hóa học với các khoáng chất kiềm cacbonat trong những điều kiện nhất định và ở một mức độ nhất định. Do đó, các chất liên kết silane thường không thích hợp để sử dụng làm chất biến tính bề mặt cho bột khoáng kiềm cacbonat, chẳng hạn như canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nặng. (2) Công dụng sản phẩm Việc sử dụng sản phẩm là yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc khi lựa chọn chất điều chỉnh bề mặt. Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau có các yêu cầu kỹ thuật khác nhau đối với hiệu suất ứng dụng của bột, chẳng hạn như độ thấm ướt bề mặt, độ phân tán, giá trị pH, khả năng che giấu, khả năng chống chịu thời tiết, độ bóng, đặc tính kháng khuẩn, chống tia cực tím, v.v. Đây là một trong những lý do tại sao các chất biến tính bề mặt nên sử dụng được lựa chọn theo mục đích sử dụng của chúng. Ví dụ, bột vô cơ (chất độn hoặc chất màu) được sử dụng trong các loại nhựa, cao su, chất kết dính, lớp phủ gốc dầu hoặc dung môi khác nhau đòi hỏi tính ưa ẩm bề mặt tốt, nghĩa là có ái lực tốt hoặc khả năng tương thích với vật liệu gốc polymer hữu cơ, đòi hỏi phải lựa chọn chất biến tính bề mặt có thể làm cho bề mặt bột vô cơ kỵ nước và ưa dầu; bột màu vô cơ dùng trong phôi gốm không chỉ yêu cầu phải có độ phân tán tốt ở trạng thái khô mà còn yêu cầu ái lực tốt với phôi vô cơ và có khả năng phân tán đều trong phôi; chất biến tính bề mặt cho bột vô cơ (chất độn hoặc bột màu) dùng trong sơn hoặc chất phủ gốc nước đòi hỏi khả năng phân tán tốt, độ ổn định lắng đọng và khả năng tương thích của bột biến tính trong pha nước. Việc lựa chọn chất biến tính bề mặt vô cơ chủ yếu dựa trên các yêu cầu chức năng của vật liệu bột trong lĩnh vực ứng dụng. Ví dụ, để làm cho titan dioxide có khả năng chống chịu thời tiết tốt và ổn định hóa học, nên sử dụng SiO2 và Al2O3 để phủ bề mặt (màng), và để tạo ra các sắc tố mica trắng có hiệu ứng ngọc trai tốt, nên sử dụng TiO2 để phủ bề mặt (màng). Đồng thời, các hệ thống ứng dụng khác nhau có các thành phần khác nhau. Khi lựa chọn bộ điều chỉnh bề mặt, tính tương thích và tương thích với các thành phần của hệ thống ứng dụng cũng phải được xem xét để tránh lỗi của các thành phần khác trong hệ thống do bộ điều chỉnh bề mặt. (3) Quá trình sửa đổi Quá trình sửa đổi cũng là một trong những cân nhắc quan trọng để lựa chọn chất sửa đổi bề mặt, chẳng hạn như các yếu tố nhiệt độ, áp suất và môi trường. Tất cả các chất biến tính bề mặt hữu cơ sẽ bị phân hủy ở nhiệt độ nhất định. Ví dụ, điểm sôi của chất liên kết silane thay đổi trong khoảng từ 100 đến 310 °C tùy thuộc vào loại. Do đó, nhiệt độ phân hủy hoặc điểm sôi của chất biến tính bề mặt đã chọn tốt nhất là cao hơn nhiệt độ xử lý trong quá trình ứng dụng. Hiện nay, quá trình biến đổi bề mặt chủ yếu áp dụng hai phương pháp: phương pháp khô và phương pháp ướt. Đối với quá trình khô, không cần xem xét khả năng hòa tan trong nước của nó, nhưng đối với quá trình ướt, phải xem xét khả năng hòa tan trong nước của chất biến tính bề mặt, vì chỉ khi hòa tan trong nước, nó mới có thể tiếp xúc và phản ứng hoàn toàn với các hạt bột trong môi trường ẩm ướt. Ví dụ, axit stearic có thể được sử dụng để biến đổi bề mặt khô của bột canxi cacbonat (trực tiếp hoặc sau khi hòa tan trong dung môi hữu cơ). Tuy nhiên, trong quá trình biến đổi bề mặt ướt, nếu axit stearic được thêm trực tiếp, không chỉ khó đạt được hiệu quả biến đổi bề mặt như mong đợi (chủ yếu là hấp phụ vật lý) mà hiệu suất sử dụng cũng thấp. Chất biến tính bề mặt bị mất nghiêm trọng sau khi lọc và lượng chất hữu cơ phát thải trong dịch lọc vượt quá tiêu chuẩn. Các loại chất biến tính bề mặt hữu cơ khác cũng có tình trạng tương tự. Vì vậy, đối với các chất biến tính bề mặt không tan trực tiếp trong nước mà phải sử dụng trong môi trường ẩm ướt thì phải được xà phòng hóa, amoni hóa hoặc nhũ hóa trước để có thể hòa tan và phân tán trong dung dịch nước. (4) Yếu tố giá cả và môi trường Cuối cùng, việc lựa chọn chất biến tính bề mặt cũng cần xem xét đến các yếu tố giá cả và môi trường. Để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của ứng dụng hoặc tối ưu hóa hiệu suất của ứng dụng, hãy thử sử dụng bộ sửa đổi bề mặt rẻ hơn để giảm chi phí sửa đổi bề mặt. Đồng thời, chú ý lựa chọn chất biến tính bề mặt không gây ô nhiễm môi trường.2. Liều lượng 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 phân tử biến tính bề mặt, nhưng liều lượng này không nhất thiết phải là liều lượng của chất điều chỉnh 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 sự phân tán của chất biến tính bề mặt trong quá trình biến đổi bề mặt và tính đồng nhất của lớp phủ 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. Đối với biến tính ướt, lượng phủ thực tế của chất biến tính bề mặt trên bề mặt bột không nhất thiết phải bằng liều lượng của chất biến tính bề mặt, bởi vì luôn có một phần chất biến tính bề mặt không phản ứng với các hạt bột và bị mất trong quá trình lọc. Do đó, liều lượng thực tế phải lớn hơn liều lượng cần thiết để đạt được sự hấp phụ đơn lớp.3. Phương pháp sử dụng chất biến tính bề mặt Phương pháp sử dụng chất biến tính bề mặt là một trong những thành phần quan trọng của công thức chất biến tính bề mặt và có tác động quan trọng đến tác dụng biến tính bề mặt của bột. Một phương pháp sử dụng tốt có thể cải thiện mức độ phân tán của chất biến tính bề mặt và hiệu ứng biến tính bề mặt của bột. Ngược lại, phương pháp sử dụng không đúng có thể làm tăng lượng chất biến tính bề mặt được sử dụng và hiệu quả biến tính không thể đạt được mục đích mong đợi. Phương pháp 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. (1) Chuẩn bị Phương pháp chuẩn bị chất biến tính bề mặt phụ thuộc vào loại chất biến tính bề mặt, quy trình biến tính và thiết bị biến tính. Các chất biến tính bề mặt khác nhau đòi hỏi các phương pháp chuẩn bị khác nhau. Ví dụ, đối với các chất liên kết silan, silanol được liên kết với bề mặt bột. Vì vậy, để đạt được hiệu quả biến tính tốt (hấp phụ hóa học), tốt nhất nên thủy phân trước khi thêm vào. Đối với các chất biến tính bề mặt hữu cơ khác cần được pha loãng và hòa tan trước khi sử dụng, chẳng hạn như titanate, aluminate, axit stearic, v.v., nên sử dụng các dung môi hữu cơ tương ứng như etanol khan, toluene, ete, axeton, v.v. để pha loãng và hòa tan . Đối với các chất biến tính bề mặt hữu cơ như axit stearic, titanate, aluminate, v.v. không hòa tan trực tiếp trong nước sử dụng trong quá trình biến tính ướt thì phải được xà phòng hóa, amoni hóa hoặc nhũ hóa trước để trở thành sản phẩm có thể hòa tan trong nước. (2) Phương pháp cộng Cách tốt nhất để thêm chất biến tính bề mặt là làm cho chất biến tính bề mặt và bột tiếp xúc đồng đều và đầy đủ để đạt được mức độ phân tán cao của chất biến tính bề mặt và lớp phủ đồng nhất của chất biến tính bề mặt trên bề mặt hạt. Vì vậy, tốt nhất nên sử dụng phương pháp phun hoặc nhỏ giọt (bổ sung) liên tục gắn với tốc độ cấp bột. Tất nhiên, chỉ có chất biến tính bề mặt bột liên tục mới có thể đạt được sự bổ sung liên tục các chất biến tính bề mặt. Phương pháp chuẩn bị chất biến tính bề mặt vô cơ tương đối đặc biệt và cần xem xét nhiều yếu tố như pH dung dịch, nồng độ, nhiệt độ và chất phụ gia. Ví dụ, khi phủ titan dioxide lên bề mặt muscovit, titanyl sunfat hoặc titan tetraclorua phải được thủy phân trước. (3) Thứ tự thêm thuốc Khi sử dụng nhiều hơn hai chất biến tính bề mặt để xử lý bột, thứ tự thêm thuốc cũng có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả biến tính bề mặt cuối cùng. Khi xác định thứ tự thêm các chất biến tính bề mặt, trước tiên chúng ta phải phân tích vai trò của từng chất biến tính bề mặt và phương thức tác động lên bề mặt bột (chủ yếu là hấp phụ vật lý hay hấp phụ hóa học). Nói chung, chất biến tính bề mặt đóng vai trò chính và chủ yếu là hấp phụ hóa học được thêm vào trước, và chất biến tính bề mặt đóng vai trò thứ yếu và chủ yếu là hấp phụ vật lý được thêm vào sau. Ví dụ, khi trộn chất liên kết và axit stearic, nói chung, chất liên kết nên được thêm vào trước và axit stearic nên được thêm vào sau, vì mục đích chính của việc thêm axit stearic là để tăng cường tính kỵ nước và tính ưa mỡ của bột và giảm lượng chất ghép và chi phí cho hoạt động sửa đổi.
Đọc thêm