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国内外粉体表面改性设备的研究现状与进展

  表面改性技术可提高或改善无机非金属矿物填料填充或它与基料复合的相容性和配伍性,对提高现代材料的性能和促进非金属矿物材料产业的发展有重要意义。 另一方面,通过表面改性可以显著增加填料的填充量,显著减少高聚物基复合材料中树脂的用量,对于节约树脂乃至石油具有重要意义。

  表面改性技术可提高或改善无机非金属矿物填料填充或它与基料复合的相容性和配伍性,对提高现代材料的性能和促进非金属矿物材料产业的发展有重要意义。 另一方面,通过表面改性可以显著增加填料的填充量,显著减少高聚物基复合材料中树脂的用量,对于节约树脂乃至石油具有重要意义。

  粉体表面改性技术的主要组成部分包括表面改性剂及其配方、表面改性工艺、设备以及应用和表征技术等。其中改性工艺是基础,改性剂配方是核心,表面改性装备是关键。随着应用领域或市场对无机活性填料及其他粉体需求量的持续增加和产品质量稳定性要求的提高,迫切需要研究开发生产能力大、产品质量稳定好、单位产品能耗低、通用性好的大型粉体表面改性装备。

  我国无机粉体表面改性技术的研究开发始于20世纪80年代。90年代以后,由于塑料、橡胶、涂料等相关产业的快速发展,我国无机粉体表面改性技术的研发和应用速度加快,并于20世纪90年代末期开始了专用表面改性设备的研发。2000年以来,以表面改性配方、表面改性工艺、表面改性设备为代表的无机粉体表面改性技术取得了显著进展,与工业发达国家的差距也逐渐缩小。

  1 粉体表面改性装备

  1.1 国内粉体表面改性装备

  国内,目前无机粉体表面改性技术主要有连续式和间歇式两种。间歇式表面改性技术的主要装备为高速加热混合或捏合机。连续式表面改性技术2000年以后才开始在工业上应用,目前主要有SLG型系列连续式粉体表面改性机和PSC型连续粉体表面改性机,其中SLG型连续式粉体改性机在非金属矿物粉体表面改性生产中得到广泛应用(截至2011年底已应用400多台(套),其余连续式粉体表面改性机很少应用(总共不超过10台)。这些设备的来历可分为借用/引用与专门开发两类,加热混合或捏合机等是从化工、塑料、粉碎、分散等行业引用到粉体改性处理中,SLG型连续式粉体表面改性机等是专为粉体改性而开发。

  

 

  高速加热混合机也称高搅机,是塑料加工行业的定型设备(图1.1),也广泛用于制药、染料、造纸、高分子材料成型加工等行业,国内外许多厂家已形成系列产品,型号有SHR型、GRH型、CH型等。主要技术参数为总容积、有效容积、主轴转速、装机功率等。排料方式有手动和气动两种;加热方式有电加热和蒸汽加热两种。比较适合中、小批量粉体的表面化学包覆改性和实验室改性剂配方试验研究。因此,尽管存在粉尘污染、粉体与表面改性剂作用机会不均、药剂耗量高、处理时间长、单位产品能耗高、劳动强度大等缺点,但在缺少粉体表面改性专用装备的初期,在干法有机表面改性中得到广泛应用。

  PSC型连续粉体表面改性机是专用改性设备(图1.2),原产于台湾省,上世纪90年代中期