Die Oberflächenmodifizierung ist der Schlüssel zur Verbesserung nichtmetallischer Mineralpulver. Sie verbessert deren Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. Nichtmetallische Mineralien, wie Talk, Kaolin und Kalziumkarbonat, werden in vielen Branchen eingesetzt. Dazu gehören Kunststoffe, Farben, Keramik und Pharmazeutika. Ihre Eigenschaften müssen jedoch oft verbessert werden, um den Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Oberflächenmodifizierungstechniken können die Eigenschaften dieser Mineralpulver stark verändern. Dadurch können ihre Leistung, Kompatibilität und Funktionalität verbessert werden.
Es gibt viele Methoden zur Oberflächenmodifizierung.
Als Oberflächenmodifizierungsverfahren werden Verfahren bezeichnet, mit denen die Oberfläche nichtmetallischer Mineralpulver verändert werden kann. Dazu gehören:
- Physikalische Beschichtung
- chemisch Beschichtung
- anorganische Ablagerung
- Beschichtungen oder Filme
- Mechanochemie
- chemische Interkalation.
Derzeit sind die wichtigsten Methoden zur Oberflächenmodifizierung von nichtmetallischen Mineralpulvern in der Industrie:
Chemische Oberflächenbeschichtung
(1) Methode zur chemischen Oberflächenmodifizierung durch Beschichtung: Dies ist die häufigste Methode zur Modifizierung nichtmetallischer Mineralpulver. Dies ist eine Methode zur Modifizierung von Partikeloberflächen. Dabei werden funktionelle Gruppen in organischen Oberflächenmodifizierungsmitteln verwendet, um die Partikeloberflächen zu adsorbieren oder mit ihnen zu reagieren.
Die wichtigsten Oberflächenmodifikatoren sind:
- Haftvermittler (Silane, Titanate, Aluminate, Zirkoniumaluminate, organische Komplexe, Phosphate usw.)
- Als Tenside kommen in Frage: hochwertige Fettsäuren und deren Salze, hochwertige Aminsalze, nichtionische Tenside, Silikonöle bzw. -harze.
- Organische Oligomere
- Ungesättigte organische Säuren.
Der Modifizierungsprozess kann in zwei Arten unterteilt werden: Trockenmethode und Nassmethode.
Ablagerungsreaktion
(2) Abscheidungsreaktionsmethode: Dabei wird eine chemische Reaktion verwendet, um die modifizierten Partikel mit einem Oberflächenmodifikator zu beschichten. Es handelt sich um eine Methode zur Oberflächenmodifizierung von Pulvern. Dabei entsteht eine „anorganische/anorganische Beschichtung“ oder „anorganische Nano-/Mikropulverbeschichtung“. Durch die Beschichtung von Pulveroberflächen mit anorganischen Substanzen wie Nano-TiO2, ZnO und CaCO3 werden diese modifiziert. Dies geschieht durch Abscheidungsreaktionen. Dazu gehört die Beschichtung von Glimmerpulver mit TiO2, um ein perlmuttartiges Glimmerpigment herzustellen. Dazu gehört auch die Beschichtung von Titan mit SiO2 und Al2O3.
Mechanisch-chemisch
(3) Mechanochemische Modifizierungsmethode: Dabei werden ultrafeines Mahlen und andere starke Kräfte verwendet, um die Partikeloberfläche zu aktivieren. Dadurch wird ihre Struktur komplex oder formlos. Außerdem wird ihre Reaktivität mit organischen und anderen anorganischen Substanzen gesteigert. Mechanochemische Effekte können die Anzahl der aktiven Punkte und Gruppen auf der Oberfläche eines Partikels erhöhen. Dies kann die Verwendung mit organischen Matrizen oder Oberflächenmodifikatoren verbessern. Die mechanische Fusionstechnologie ist eine Methode zur Behandlung oder Modifizierung der Oberflächen anorganischer Partikel. Sie basiert auf mechanochemischen Prinzipien. Sie kann Oberflächenverbundstoffe, Beschichtungen und Dispersionen erzeugen.
Zusammengesetzte Methoden
(4) Chemische Interkalationsmodifizierungsmethode: Diese modifiziert geschichtete Pulverpartikel. Dabei werden die schwachen Bindungen zwischen ihren Kristallschichten, wie Molekül- oder Van-der-Waals-Bindungen oder austauschbare Kationen, genutzt. Die Methode verändert die Eigenschaften des Pulvers durch chemische oder Ionenaustauschreaktionen. Das Pulver für die Interkalation muss also eine geschichtete oder quasi-geschichtete Kristallstruktur aufweisen. Beispiele hierfür sind Montmorillonit, Kaolin und andere geschichtete Silikatmineralien sowie Graphit. Die meisten Interkalationsmodifikatoren sind organisch, einige jedoch auch anorganisch.
Mehrere Anlagen zur kontinuierlichen Beschichtungsmodifizierung
Die Oberflächenmodifizierung nichtmetallischer Mineralpulver ist von entscheidender Bedeutung. Sie optimiert ihre Leistung für viele industrielle Anwendungen. Die Wahl der Modifizierungstechnik hängt von den gewünschten Eigenschaften und den Anforderungen der Endanwendung ab. Mit der Weiterentwicklung der Industrie müssen wir die Oberflächenmodifizierung erforschen. Sie wird das Potenzial dieser vielseitigen Materialien freisetzen.