1、粉體表面處理技術粉體表面處理技術上海三正高分子材料有限公司上海三正高分子材料有限公司影響粉體性能的基本因素 l粉末材料的化學成分l粉末材料的晶體結構l粉末材料的形貌特征 粒徑 粒徑分布 形狀l粉末材料的表面性質 表面能 表面張力 表面化學位 表面官能團 表面酸堿性粉體表面改性的目的s增加相容性s提高分散性s賦予新功能 著色力 遮蓋力 耐侯性 耐熱性 s提高附加值s控制釋放s環境保護改性技術的內容與發展趨勢s粉體表面該性的原理和方法s表面改性劑s表面改性工藝與設備s改性過程的控制與產品檢測技術s表面性能設計s改性產品年增長15%s新型表面改性劑及改性設備s超細化、活性化及晶體結構復雜化統一粉體的

2、表面及界面性質s比表面積 比表面積=形狀因子/（密度X平均粒徑）s表面能 表面能=表面張力X比表面積s表面官能團 種類、數量與比例s表面潤濕性（接觸角）s表面電性能粉體表面改性方法s涂敷改性（冷法、熱法） 石英砂涂敷樹脂，提高鑄造時粘結性s表面化學改性（主要方法） 顆粒表面性質、改性劑種類、用量用法及工藝設備與操作條件s沉淀反應改性（鈦白、云母）s機械化學改性s高能改性、酸堿處理等粉體表面改性設備s高速混合（捏和）機sHYB高速氣流沖擊式粉體表面處理機 （東京理科大學、奈良機械制作所）s球磨機、砂磨機s液相表面處理s噴霧表面處理粉體表面改性劑s偶聯劑 硅烷類；鈦酸脂、鋁酸脂、鋯酸脂類s表面活性

3、劑（離子型、非離子型）s有機聚合物、有機硅s不飽和有機酸、丙烯酸樹脂s氫氧化物及其鹽s超分散劑顏料的表面處理顏料的表面處理-超分散劑技術超分散劑技術超細粉末的分散性l粉末分散性的具體表現 粉末分散的難易程度 決定加工能耗與時耗 分散粉體的穩定性 決定儲存穩定性及最終實用性能 抗絮凝，抗沉降，抗浮色等 流動性，流平性，遮蓋力 光澤，亮度，著色強度影響粉末分散性的基本因素l不可更改因素 粉體材料的化學成分 粉體形貌粒徑與粒徑分布l可更改因素（提高分散性的手段) 1)干燥工藝 2)表面處理劑(改變表面能， 表面酸堿性 表面張力,表面化學位，表面官能團) 3)潤濕分散劑(改變粉末/介質界面張力，降低界

4、面自由能，提高分散穩定性) 粉體分散領域的研究課題l粉末表面結構表征與性能測試l表面處理劑的選擇及其吸附機理l表面處理劑與介質及其它表面活性 物質之間的競爭吸附,吸附層結構 l表面處理劑與分散介質的相互作用l表面處理工藝與設備 關鍵：表面處理劑(潤濕分散劑)CH系列超分散劑系列超分散劑結構特征與應用特點結構特征與應用特點顏料分散的基本過程s1）潤濕過程 液固界面取代氣固界面；潤濕角s2）破碎過程 外力作用；粒子團聚與破碎平衡s3）穩定過程 影響分散穩定性的基本因素 分散穩定的基本特征潤濕分散劑的作用機理 s1）降低液 / 固界面張力s2）電荷穩定機理 雙電層理論s3）空間穩定機理 熵排斥理論

5、滲透排斥理論 VN KTdrdVRTBCaHrHRSR ()()2222432322潤濕分散劑的常見類型s1）水性體系 聚磷酸鹽 表面活性劑 水溶性聚合物s2）非水分散體系 天然高分子 合成高分子 偶聯劑 傳統潤濕分散劑的局限性s1）親水基結合力不強，易脫附 起親水作用，不為顏料表面性質設計s2）親油基為正構烷烴，相容性欠佳 非極性基團，不適應極性介質s3）親油基太短，位阻不夠 碳鏈長度不超過18個碳原子 超分散劑的錨固基團s錨固基團取代親水基針對顏料表面設計s(1)強極性表面 單點化學鍵結合 s(2)弱極性表面 多點氫鍵結合s(3)非極性表面 表面增效劑超分散劑的溶劑化鏈s1）單端官能化s2

6、）相容性可調 單體種類及配比 溶解度參數 容劑化鏈極性 相似相容原則s3）容劑化鏈長度 分子量控制 超分散劑的吸附形態超分散劑在強極性超分散劑在強極性表面的單點化學吸附表面的單點化學吸附超分散劑在弱極性超分散劑在弱極性表面的多點氫鍵吸附表面的多點氫鍵吸附超分散劑通過表面增超分散劑通過表面增效劑在非極性表面吸附效劑在非極性表面吸附超分散劑作用機理示意圖 顆粒顆粒錨固基團溶劑化鏈超分散劑的吸附性能Rehacek方法方法CaCetg=Ma直線XapMaCaXapMo CoCeXMoCoMoXXsolv CeMaXXsolvCaXMaXapMa CaCeMas()()/()/ ()2.01.51.00

7、.50123456789Xap（mg/m2磁粉）起始配比1:1起始配比1:1.3起始配比1:2Ce（%）2.01.51.00.50123456789Ce（）起始配比 1:1.3起始配比起始配比1:21:12磁粉）Xap（mg/m起始配比（mg/m2磁粉表面）Ma（mg/m2磁粉表面）Ca（%） （nm） th（nm）1:2.01.749.1419.010.41:1.31.9012.115.713.85.321:1.02.1414.614.616.6起始配比(mg/m2磁粉表面)Ma(mg/m2磁粉表面)Ca（%）（nm）th（nm）1:2.01.8910.418.311.81:1.32.011

8、1.317.812.911.41:1.01.809.8118.311.2平均1.9010.518.112.0超分散劑在磁粉表面的吸附等溫線(Mn=700)超分散劑在磁粉表面的吸附等溫線(Mn=1500)超分散劑在磁粉表面的吸附參數(Mn=700)超分散劑在磁粉表面的吸附參數(Mn=1500)超分散劑作用體系的流變性能10% HTPCL 5% JTPCL20% CTPCL15% ZTPCLC110% STPCL 5% ZTPCL110% ZTPCLC3剪切粘度Pa s.剪切速率 s-110001001010.11412108642010% ZTPCLC3 7% ZTPCLB110% ZTPCLB

9、2 7% Solsperse 24000 5% ZTPCLA2 6% ZTPCLA1剪切粘度Pa s.剪切速率 s-110001001010.1012300.511.522.533.541,0001,2001,4001,6001,8002,0002,200用量 ( % )粘度 (cp)012345671001,00010,000ATPHSA-1HTPHSA-1CTPHSA-1STPHSA-1MTPHSA-1用量 ( % )粘度 (cp)超分散劑的最值用量超分散劑的降粘作用錨固基團對流變曲線的影響溶劑化鏈對流變曲線的影響超分散劑的分散穩定作用30%20%15%10% 3%2%5%7%1%5040

10、302010012010080604020沉降時間 min清液高度mm0.11101004006008001,0001,200DCBA粘度 ( cp )剪切速率 ( s )-1超分散劑對磁漿沉降穩定性的影響超分散劑對油墨粘度穩定性的影響超分散劑的使用方法s1）降低研磨介質的樹脂濃度 傳統樹脂濃度及顏料含量正常粘度 降低樹脂濃度降低粘度及穩定性s2）加入超分散劑 提高穩定性， 進一步降低粘度s3）提高顏料含量 高顏基比，高穩定性，正常粘度超分散劑使用注意事項s1）研磨基料中樹脂濃度最低化 維持稀釋穩定性即可s2）先于顏料及填料加入 3）其它助劑盡量在稀釋及后續過程加入s4）用量與顏料比表面積有關

11、 約2mg每平方米（BET） 最佳用量對應最低粘度，最佳質量 超分散劑的應用特點s潤濕快速充分,縮短研磨時間,提高生產率s提高顏基比，減少能耗和設備損耗s降低粘度，改善流變性s提高分散穩定性，避免再分散s研磨基料相容性好，通用性強s不易氧化結皮，減少廢棄物s超分散劑不親水，不會導入親水膜s分散徹底，應用性能大幅度提高 CH-5型超分散劑型超分散劑 在膠印油墨中的應用在膠印油墨中的應用 應用特點l提高油墨質量 高光澤，高著色力，高透明度l提高生產效率 提高顏 / 基比，縮短研磨時間l通用性強 熱固型與單張紙型通用同一基料l高分散穩定性 膠印油墨用超分散劑的選擇l立索爾紅 / 羅賓紅8CH5l酞箐

12、及炭黑顏料103：1 CH5：CH-11Bl聯苯胺黃 103：1 CH5： CH-22CH5使用方法l將研磨基料的樹脂濃度降低至3040l在基料中盡量少使用膠質油或膠凝劑 l在用基料調制油墨時多補充上述物質l由于CH5降低基料粘度，故可提高顏 料含量，減少溶劑用量，改善油墨干燥 性能熱固型/單張紙型研磨基料配方RUBINE / Ca 4B TONER3650PHTHALOCYANINE BLUE3650DIARYLIDE YELLOW 2840CARBON BLACK 4050GRINDING VEHICLE 4826523365495333ALKYD RESIN 88995555CH-5 H

13、YPERDISPERSANT43.7534CH-11B HYPERDISPERSANT1.25CH-22 HYPERDISPERSANT1ANTIOXIDANT 22332222ALIPHATIC DISTILLATE6106凡立水配方CONVENTIONALCONVENTIONALWITH CH-5WITH CH-5ALKYD(ISOPHTHALIC/URETHANE)15 15HYDROCARBON RESIN 2010MODIFIED PHENOLIC RESIN 2515ALIPHATIC SOLVENT 4060留油配方HEATSETSHEETFEDMODIFIED PHENOLIC

14、 RESIN2024REACTIVE HYDROCARBON RESIN28ISO ALKYD RESIN(SOYA)18MODIFIED MALEIC RESIN24ISO ALKYD RESIN(LINSEED)20GELLING AGENT22ALIPHATIC DISTILLATE4030成品油墨配方CONVENTIONALCONVENTIONALWITH CH-5WITH CH-536% CONTROL RUBINE MILLBASE3550% CH-5 RUBINE MILLBASE25LET-DOWN VARNISH4861PE-WAX COMPOUND77ALIPHATIC D

15、ISTILLATE10736% CONTROL BLUE MILLBASE32 50% CH-5 BLUE MILLBASE 23LET-DOWN VARNISH5162PE-WAX COMPOUND77ALIPHATIC DISTILLATE108成品油墨配方28% CONTROL YELLOW MILLBASE30 40% CH-5 YELLOW MILLBASE25.5LET-DOWN VARNISH5465.5PE-WAX COMPOUND77ALIPHATIC DISTILLATE97 40% CONTROL BLACK MILLBASE4050% CH-5 BLACK MILLBA

16、SE 32.5LET-DOWN VARNISH3747.5PE-WAX COMPOUND88ALIPHATIC DISTILLATE108ALKALI BLUE TONER55CH-1型超分散劑型超分散劑在色母及塑料混合物中的應用在色母及塑料混合物中的應用CH-1的應用特點l提高遮蓋力與著色強度，節省顏料成本l提高生產效率，同時提高分散質量l消除色點及表面斑點，改善表面狀況l質量穩定性好，浪費少，加工成本低l減少顏料粉塵，改善加工條件l對其他性能無不良影響CH-1的使用方法l在高速混合機中加入聚合物l加入計量的CH-1（約為顏料填料總重量 的5-10%）充分混合（2MIN/1800RPM）l加

17、入顏料、填料及其它加工助劑，繼續 充分混合（1MIN/1800RPM）l其它加工步驟不變CH-1用于PE色母的典型配方C CO ON NV VE EN NT TI IO ON NA AL LW WI IT TH H C CH H- -1 1LDPE8080CH-11PB15:12020PROCESS AID0.30.3SCREW SPEED(rpm)40 8040 80OUTPUT(kg/hour)2.97 7.142.98 7.36COLOUR STRENGTH -2.5%12.5% 25.0%ELONGATION(%)1525TENSILE STRENGTH(Mpa)8.89.2CH-1用

18、于硬質PVC門窗材料的典型配方C CO ON NV VE EN NT TI IO ON NA AL LW WI IT TH H C CH H- -1 1CORVIC S68/173100100DIBASIC LEAD PHOSPHITE22BARIUM/CADMIUM SOAP2212-HYDROXY STEARIC ACID0.50.5ESTER(LOXIOL G21)0.50.5LEAD STEARATE0.30.3CALCIUM CARBONATE44TIOXIDE R-TC3044ACRYLIC IMPACT MODIFIER88PROCESS AID11CH-1/0.4CH-1用于吹

19、瓶級PVC的典型配方CONVENTIONALWITH CH-1CORVIC S57/116100100IMPACT MODIFIER(PARALOID BTA 3FFI)1010PROCESS AID(DIAKON APA1)0.50.5PROCESS AID(PARALOID K175)11TIN STABILISER(IRGASTAB 17 MOK)1.51.5GLYCERINE MONO OLEATE0.50.5WAX CP(HOECHST)0.20.2TIOXIDE (R-FC5)22PB15:10.20.2CH-10.11SCREW SPEED(rpm) 40 80 40 80OUT

20、PUT(kg/hr) 7.2 12.3 7.56 13.5COLOUR STRENGTH +5.0% +20% +25%CH-1用于軟質PVC電纜料的典型配方INGREIDIENTSCONVENTIONALWITH CH-1CORVIC S67/105100100DIOP4040CERECLORS521515TBLS55SNOWCAL706060硬脂酸鈣1。51。5VYNAMON GREEN 2G FW0。20。2CH-1/3。0COLOUR STRENGTH100%120%MELT VISCOSITY860072OOlTBLS配方TRIBASIC LEAD SULPHATE （三 鹽基硫酸鉛

21、） 80PHRLEAD 5PHR;DOP 8PHR;SNOWCAL70 5PHRCH-1用于ABS的典型配方C CO ON NV VE EN NT TI IO ON NA AL LW WI IT TH H C CH H- -1 1ABS POWDER(CYCOLAC T)100100CH-10.11PROCESS AID0.30.3PB15:10.20.2TIOXIDE R-FC522SCREW SPEED(rpm) 40 80 40 80OUTPUT(kg/hr) 4.62 8.06 4.70 8.31COLOUR STRENGTH -2.5% +20% +20%ELONGATION AT

22、BREAK(%)510CH-1用于PS的典型配方P PS S G GR RA AN NU UL LE ES S1 10 00 01 10 00 0CH-1 0.11PROCESS AID0.30.3PG70.20.2TIOXIDE R-FC522SCREW SPEED 40 80 40 80OUTPUT(kg/hr) 5.32 9.72 5.64 9.83COLOUR STRENGTH +15% +30% +40%SPECK LEVELSPECKYVERY MUCH REDUCEDTENSILE STRENGTH(Mpa)26.729.9CH-2型超分散劑型超分散劑在增塑劑糊中的應用在增塑劑糊

23、中的應用CH2型超分散劑在PVC用增塑劑糊中的應用l應用特點增加顏料含量， 縮短研磨時間， 提高 生產效率，節省加工能耗及勞動力成本低粘度，低假塑性，易流動，易泵輸穩定性好，減少顏料沉降、絮凝、分色增塑劑含量少，通用性強高遮蓋力，高著色強度CH-2的使用方法l在增塑劑中加入計量的CH-2超分散劑， 充分攪拌至完全溶解，然后加入計量的 顏料（或填料）研磨。l由于 CH-2的降粘作用，顏料（或填料） 含量要比傳統用量高。lCH-2的用量一般為顏料及填料用量的?1-2%，個別為2-5%。CH-2在增塑劑糊中的典型應用配方顏料傳統配方顏料含量應用CH-2后的研磨配方名稱（%）增塑劑含量（%）顏料含量（

24、%）CH-2用量（%）鈦白6019801。0鐵黃14204029。3700。7鐵黃39104018。4801。6鐵紅110M5529。3700。7鉻猩紅CHY6019。2800。8碳酸鉛6019。2800。8碳酸鈣6019。2800。8硫酸鋇6019。2800。8氫氧化鋁2036。7262。50。78氧化銻7017。6802。4CH-6型超分散劑型超分散劑在增塑劑糊中的應用在增塑劑糊中的應用CH6型超分散劑在PVC用增塑劑糊中的應用l應用特點增加顏料含量， 縮短研磨時間， 提高 生產效率，節省加工能耗及勞動力成本低粘度，低假塑性，易流動，易泵輸穩定性好，減少顏料沉降、絮凝、分色增塑劑含量少，通用性強高遮蓋力，高著色強度CH-6的使用方法l在增塑劑中加入計量的CH-6超分散劑， 充分攪拌至完全溶解，然后加入計量的 炭黑或有機顏料顏料研磨。l由于 CH-6具有明顯的的降粘作用，故顏 料含量要比傳統配方顏料用量高。lCH-6的用量一般為炭黑或有機顏料用量 的5-15%。CH-6的典型使用配方