Việc sửa đổi bề mặt là chìa khóa để cải thiện bột khoáng phi kim loại. Nó tăng cường các đặc tính và ứng dụng của chúng. Khoáng sản phi kim loại, như talc, kaolin, và canxi cacbonat, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Bao gồm nhựa, sơn, gốm sứ và dược phẩm. Tuy nhiên, tính chất của chúng thường cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu ứng dụng. Các kỹ thuật sửa đổi bề mặt có thể thay đổi đáng kể tính chất của các loại bột khoáng này. Điều này có thể cải thiện hiệu suất, khả năng tương thích và chức năng của chúng.
Có nhiều phương pháp để cải tạo bề mặt.
Các phương pháp có thể thay đổi bề mặt của bột khoáng phi kim loại được gọi là phương pháp biến đổi bề mặt. Bao gồm:
- lớp phủ vật lý
- hóa chất lớp phủ
- lắng đọng vô cơ
- lớp phủ hoặc màng phim
- cơ học hóa học
- xen kẽ hóa học.
Hiện nay, các phương pháp chính để biến tính bề mặt bột khoáng phi kim loại trong công nghiệp là:
Lớp phủ hóa chất bề mặt
(1) Phương pháp biến tính phủ hóa học bề mặt: Là phương pháp biến tính bột khoáng phi kim loại phổ biến nhất. Đây là phương pháp biến tính bề mặt hạt. Sử dụng nhóm chức trong chất biến tính bề mặt hữu cơ để hấp phụ hoặc phản ứng với bề mặt hạt.
Các chất điều chỉnh bề mặt chính là:
- Chất kết dính (silane, titanate, aluminate, zirconium aluminate, hợp chất hữu cơ, phosphate, v.v.)
- Chất hoạt động bề mặt bao gồm: axit béo cao cấp và muối của chúng, muối amin cao cấp, chất hoạt động bề mặt không ion và dầu hoặc nhựa silicon.
- Oligome hữu cơ
- Axit hữu cơ không bão hòa.
Quá trình biến đổi có thể được chia thành hai loại: phương pháp khô và phương pháp ướt.
Phản ứng lắng đọng
(2) Phương pháp phản ứng lắng đọng: Phương pháp này sử dụng phản ứng hóa học để phủ các hạt biến tính bằng chất biến tính bề mặt. Đây là phương pháp biến tính bề mặt dạng bột. Phương pháp này tạo ra “lớp phủ vô cơ/vô cơ” hoặc “lớp phủ bột nano/micro vô cơ”. Phủ bề mặt bột bằng các chất vô cơ như nano-TiO2, ZnO và CaCO3 sẽ biến tính chúng. Phương pháp này được thực hiện thông qua phản ứng lắng đọng. Phương pháp này bao gồm phủ bột mica bằng TiO2 để tạo ra sắc tố mica có ánh ngọc trai. Phương pháp này cũng bao gồm phủ titan bằng SiO2 và Al2O3.
Cơ học hóa học
(3) Phương pháp biến tính cơ hóa học: Phương pháp này sử dụng lực nghiền siêu mịn và các lực mạnh khác để kích hoạt bề mặt hạt. Điều này làm cho cấu trúc của hạt phức tạp hoặc không có hình dạng. Phương pháp này cũng thúc đẩy khả năng phản ứng của hạt với các chất hữu cơ và vô cơ khác. Các hiệu ứng cơ hóa học có thể làm tăng các điểm và nhóm hoạt động trên bề mặt hạt. Phương pháp này có thể cải thiện khả năng sử dụng của hạt với các chất nền hữu cơ hoặc chất biến tính bề mặt. Công nghệ tổng hợp cơ học là phương pháp xử lý hoặc biến tính bề mặt của các hạt vô cơ. Phương pháp này dựa trên các nguyên lý cơ hóa học. Phương pháp này có thể tạo ra các hợp chất bề mặt, lớp phủ và chất phân tán.
Phương pháp tổng hợp
(4) Phương pháp biến tính xen kẽ hóa học: Phương pháp này biến tính các hạt bột dạng lớp. Phương pháp này sử dụng các liên kết yếu giữa các lớp tinh thể của chúng, như liên kết phân tử hoặc liên kết van der Waals, hoặc các cation có thể trao đổi. Phương pháp này làm thay đổi các đặc tính của bột thông qua các phản ứng trao đổi hóa học hoặc ion. Vì vậy, bột để xen kẽ phải có cấu trúc tinh thể dạng lớp hoặc gần lớp. Ví dụ bao gồm montmorillonit, kaolin và các khoáng chất silicat dạng lớp khác, và than chì. Hầu hết các chất biến tính xen kẽ là hữu cơ, nhưng một số là vô cơ.
Một số thiết bị cải tiến lớp phủ liên tục
Việc biến đổi bề mặt của bột khoáng phi kim loại là rất quan trọng. Nó tối ưu hóa hiệu suất của chúng cho nhiều mục đích sử dụng trong công nghiệp. Việc lựa chọn kỹ thuật biến đổi phụ thuộc vào các đặc tính mong muốn và yêu cầu sử dụng cuối cùng. Khi các ngành công nghiệp phát triển, chúng ta phải nghiên cứu về biến đổi bề mặt. Nó sẽ mở khóa tiềm năng của những vật liệu đa năng này.