การปรับปรุงพื้นผิวเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะ ช่วยเพิ่มคุณสมบัติและการใช้งานของผงแร่ แร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะเช่น ทัลค์, เคโอลิน และ แคลเซียมคาร์บอเนตมีการใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น พลาสติก สี เซรามิก และยา อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของแร่เหล่านี้มักต้องได้รับการปรับปรุงเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งาน เทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของผงแร่เหล่านี้ได้อย่างมาก ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพ ความเข้ากันได้ และการใช้งานได้
มีวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวอยู่หลายวิธี
วิธีการที่สามารถเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะเรียกว่าวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งรวมถึง:
- การเคลือบทางกายภาพ
- เคมี การเคลือบ
- การสะสมสารอนินทรีย์
- สารเคลือบหรือฟิล์ม
- เคมีกลศาสตร์
- การแทรกซึมของสารเคมี
ในปัจจุบัน วิธีการหลักในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะในอุตสาหกรรม ได้แก่:
การเคลือบพื้นผิวด้วยเคมี
(1) วิธีการปรับเปลี่ยนสารเคลือบพื้นผิว: เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการปรับเปลี่ยนผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค โดยใช้กลุ่มฟังก์ชันในสารปรับเปลี่ยนพื้นผิวอินทรีย์เพื่อดูดซับหรือทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของอนุภาค
ตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิวหลักมีดังนี้:
- สารจับคู่ (ไซเลน ไททาเนต อะลูมิเนต อะลูมิเนตเซอร์โคเนียม สารเชิงซ้อนอินทรีย์ ฟอสเฟต ฯลฯ)
- สารลดแรงตึงผิวได้แก่ กรดไขมันคุณภาพสูงและเกลือของกรดไขมัน เกลืออะมีนคุณภาพสูง สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่อิออน และน้ำมันซิลิโคนหรือเรซิน
- โอลิโกเมอร์อินทรีย์
- กรดอินทรีย์ไม่อิ่มตัว
กระบวนการปรับเปลี่ยนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ วิธีแห้ง และวิธีเปียก
ปฏิกิริยาการสะสม
(2) วิธีการปฏิกิริยาการสะสม: ใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อเคลือบอนุภาคที่ดัดแปลงด้วยสารปรับเปลี่ยนพื้นผิว เป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผง โดยสร้าง "สารเคลือบอนินทรีย์/อนินทรีย์" หรือ "สารเคลือบผงนาโน/ไมโครอนินทรีย์" การเคลือบพื้นผิวของผงด้วยสารอนินทรีย์ เช่น นาโน-TiO2, ZnO และ CaCO3 จะช่วยปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งทำได้โดยปฏิกิริยาการสะสม ซึ่งรวมถึงการเคลือบผงไมก้าด้วย TiO2 เพื่อสร้างเม็ดสีไมก้าสีมุก นอกจากนี้ยังรวมถึงการเคลือบไททาเนียมด้วย SiO2 และ Al2O3
เคมีกลศาสตร์
(3) วิธีการดัดแปลงทางกลเคมี: ใช้การบดละเอียดพิเศษและแรงอื่น ๆ ที่แข็งแกร่งเพื่อกระตุ้นพื้นผิวของอนุภาค ซึ่งทำให้โครงสร้างซับซ้อนหรือไม่มีรูปร่าง นอกจากนี้ยังเพิ่มปฏิกิริยากับสารอินทรีย์และอนินทรีย์อื่น ๆ อีกด้วย ผลทางกลเคมีสามารถเพิ่มจุดและกลุ่มที่ใช้งานบนพื้นผิวของอนุภาคได้ ซึ่งสามารถปรับปรุงการใช้งานกับเมทริกซ์อินทรีย์หรือตัวดัดแปลงพื้นผิวได้ เทคโนโลยีการหลอมรวมทางกลเป็นวิธีการบำบัดหรือปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคอนินทรีย์ โดยอาศัยหลักการทางกลเคมี สามารถสร้างคอมโพสิตพื้นผิว สารเคลือบ และการกระจายตัวได้
วิธีการแบบผสม
(4) วิธีการปรับเปลี่ยนการแทรกซึมทางเคมี: วิธีการนี้จะปรับเปลี่ยนอนุภาคผงที่เรียงเป็นชั้น โดยใช้พันธะอ่อนระหว่างชั้นผลึกของอนุภาค เช่น พันธะโมเลกุลหรือพันธะแวนเดอร์วาลส์ หรือไอออนบวกที่แลกเปลี่ยนได้ วิธีการนี้จะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของผงผ่านปฏิกิริยาทางเคมีหรือการแลกเปลี่ยนไอออน ดังนั้น ผงสำหรับการแทรกซึมจะต้องมีโครงสร้างผลึกแบบเป็นชั้นหรือเกือบเป็นชั้น ตัวอย่างเช่น มอนต์มอริลโลไนต์ คาโอลิน และแร่ซิลิเกตแบบเป็นชั้นอื่นๆ และกราไฟต์ สารปรับเปลี่ยนการแทรกซึมส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ แต่บางชนิดเป็นสารอนินทรีย์
อุปกรณ์ปรับเปลี่ยนการเคลือบอย่างต่อเนื่องหลายรายการ
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงแร่ที่ไม่ใช่โลหะเป็นสิ่งสำคัญมาก เนื่องจากจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ การเลือกเทคนิคการดัดแปลงจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการและข้อกำหนดการใช้งานปลายทาง เมื่ออุตสาหกรรมพัฒนาไป เราจำเป็นต้องศึกษาวิจัยการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ซึ่งจะปลดล็อกศักยภาพของวัสดุอเนกประสงค์เหล่านี้