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| 助磨劑在無機(jī)粉體粉碎過程中的應(yīng)用 |
| 來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-11 11:59:20 瀏覽次數(shù)： |
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一、序言
（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）無機(jī)粉體作為一種被廣泛使用的顏填料，由于其價(jià)格相對(duì)較低，經(jīng)常作為顏料或填充材料用于塑料、橡膠、涂料的生產(chǎn)，另外一些粉體還被用作功能材料的載體。無機(jī)粉體要發(fā)揮其高遮蓋力、高填充性的特性，顆粒均勻細(xì)?。ㄎ⒚准?jí)至亞納米級(jí)）、粒徑分布均勻， 干粉流動(dòng)性好、分散性好是前提。
無機(jī)粉體的粗品，開采后經(jīng)煅燒或篩選后，顆粒粗而硬,必須經(jīng)過萬能磨或雷蒙磨等粉碎設(shè)備粉碎后才可以使用。 對(duì)于無機(jī)粉體的粉碎工段,，我國(guó)的無機(jī)粉體生產(chǎn)企業(yè)都在不同程度上存在下列問題：粘壁 / 粉碎效率低粒徑分布太寬 / 外形不圓滑干粉流動(dòng)性差 / 易吸潮等。
無機(jī)粉體表面一般被極性基團(tuán)(如-OH)所包覆，在其粉碎過程中，無機(jī)粉體容易因極性吸附或吸潮而產(chǎn)生團(tuán)聚， 經(jīng)強(qiáng)機(jī)械外力粉碎后，也會(huì)產(chǎn)生二次團(tuán)聚，無法達(dá)到規(guī)定的細(xì)度，有時(shí)還會(huì)粘接在粉碎設(shè)備（如雷蒙磨）的內(nèi)壁和輸送管道上，嚴(yán)重影響了粉碎設(shè)備的出粉率。而且這種無機(jī)粉體棱角很多,粒徑分布很寬,，使得無機(jī)粉體在應(yīng)用體系中分散困難，無法均勻存在應(yīng)用體系中，這會(huì)嚴(yán)重影響無機(jī)粉體的顏/ 填料性能。
粉碎設(shè)備（如雷蒙磨）出粉率低，導(dǎo)致無機(jī)粉體粉碎時(shí)間增長(zhǎng)，能源消耗增多，工人工作時(shí)間增加；無機(jī)粉體粘壁，工廠不得不停止生產(chǎn)，消耗大量的時(shí)間來清理粉碎設(shè)備，嚴(yán)重影響粉碎設(shè)備的生產(chǎn)效率。在很多無機(jī)粉體生產(chǎn)廠，這已經(jīng)成為工廠產(chǎn)能提高的瓶頸。
國(guó)內(nèi)有些無機(jī)粉體制造商為了提高粉碎效率，曾經(jīng)嘗試采用硬脂酸、礦物油、TMP(三羥甲基丙烷)、三乙醇胺等有機(jī)物作助磨劑。由于這些助磨劑雖然有一定助磨功效，但是卻帶有“黃相”顏色，并且存在著不耐高溫,使用過程容易出現(xiàn)黃變以及泡沫等弊病,很多無機(jī)粉體生產(chǎn)企業(yè)被迫放棄使用這些有機(jī)類的助磨劑。
從上個(gè)世紀(jì)八十年代初，國(guó)外無機(jī)粉體公司開始采用有機(jī)硅助磨劑來進(jìn)行無機(jī)粉體的粉碎助磨。經(jīng)過有機(jī)硅助磨劑處理的無機(jī)粉體，不但可以解決粘壁和干粉流動(dòng)性以及大幅度提高粉碎設(shè)備的出粉率等生產(chǎn)問題，也可以提高無機(jī)粉體的遮蓋力、降低吸油量等顏/ 填料指標(biāo)，而且還能夠顯著提高無機(jī)粉體的分散性和干粉流動(dòng)性。
同時(shí)這類有機(jī)硅材料的耐溫性能突出（超過300 度），具有用量少，使用方便等特點(diǎn)，其出色的應(yīng)用性能引起了無機(jī)粉體生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注, 將其作為一種提高無機(jī)粉體品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染的重點(diǎn)技術(shù)來大力應(yīng)用。
對(duì)于通用型無機(jī)粉體的有機(jī)助磨處理，我們必須考慮到其廣泛的“通用性”，既要兼顧普通水性體系（如造紙、乳膠漆、功能材料載體），也要考慮到普通油性體系（如油漆），還要兼顧到高溫體系（如塑料型材和色母粒）。
二、無機(jī)粉體助磨劑的主要成分及分子結(jié)構(gòu)
應(yīng)用于無機(jī)粉體有機(jī)包膜的有機(jī)硅材料主要是硅烷偶聯(lián)劑、硅油和有機(jī)改性硅油。PT-103無機(jī)粉體助磨劑的主要成分為含活性羥基的聚硅氧烷和活性醚基的聚硅氧烷以及脂肪鏈基硅烷。其分子是以硅原子為中心，攜帶有羥基、醚基等基團(tuán)的有機(jī)高分子。
PT-103 無機(jī)粉體助磨劑這類有機(jī)硅材料具有下列獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：
（1）Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來；
（2）C-Si 鍵無極性，使分子間相互作用力十分微弱；
（3）Si-O 鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)，Si-O-Si 鍵鍵角大，導(dǎo)致Si-O 鍵非常容易轉(zhuǎn)動(dòng)，因此PT-103 無機(jī)粉體助磨劑有機(jī)硅有很好的潤(rùn)滑性，流動(dòng)性和耐磨性；
（4）Si-O 鍵是具有50％離子鍵特征的共價(jià)鍵（共價(jià)鍵具有方向性，離子鍵無方向性），S i-O 鍵的鍵能遠(yuǎn)大于C-O 鍵的鍵能，因此PT-103無機(jī)粉體助磨劑與傳統(tǒng)的有機(jī)物相比，有非常好的耐熱性和耐候性。
三、無機(jī)粉體助磨劑的粉碎助磨機(jī)理
助磨劑加入磨機(jī)內(nèi)后，首先吸附在無機(jī)粉體的顆粒表面，有效地降低其表面能，屏蔽顆粒的帶電活性點(diǎn)，使顆粒之間的極性吸附得到抑制。隨著研磨過程的進(jìn)行，助磨劑分子會(huì)擴(kuò)散到無機(jī)粉體顆粒的裂紋內(nèi)壁上，并進(jìn)一步深入到裂紋的整個(gè)內(nèi)表面，隨著裂紋的形成和不斷擴(kuò)展，起到“楔子”作用，不僅阻止裂紋閉合，而且促使裂紋的擴(kuò)大，加速斷開的產(chǎn)生，從而達(dá)到提高粉碎效率的目的。
另外，助磨劑對(duì)無機(jī)粉體顆粒表面的極性的屏蔽，可以防止粒子重新團(tuán)聚，形成二次粒子。
四、無機(jī)粉體助磨劑的產(chǎn)品特點(diǎn)
1.在無機(jī)粉體表面形成一層非極性有機(jī)硅潤(rùn)滑膜層，可提高顆粒的均勻性和完整性。
2.幫助顆粒微粉化。提高粉碎效率10～50%，節(jié)約粉碎時(shí)間。
3.減輕或消除無機(jī)粉體在粉碎設(shè)備內(nèi)壁的粘壁問題，可大大的提高無機(jī)粉體的干粉流動(dòng)性。
4.顯著改善無機(jī)粉體粒度均勻性,減少篩余物。
主要參數(shù)如表1。
 五、無機(jī)粉體助磨劑的助磨功效的評(píng)價(jià)方法
怎樣科學(xué)評(píng)價(jià)有機(jī)硅助磨材料的性能，尚無統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們提出如下建議，供參考或商榷。
1.幫助顆粒微粉化、提高粉碎效率（一般可提高功效10～50%）。
（1）在穩(wěn)定粉碎設(shè)備主機(jī)電流的情況下，通過調(diào)整進(jìn)料量來考核磨機(jī)產(chǎn)量，產(chǎn)量提高，則證明有效。
（2）穩(wěn)定粉碎進(jìn)料量時(shí)，查看主機(jī)電流，如主機(jī)電流明顯降低，證明磨機(jī)功效提高，抑或無機(jī)粉體的篩余細(xì)度明顯降低，也證明磨機(jī)功效提高。
2.減輕或消除無機(jī)粉體在粉碎設(shè)備內(nèi)壁的粘壁問題。
經(jīng)過連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，且生產(chǎn)時(shí)間在一個(gè)班或一個(gè)班以上，對(duì)加了PT-103 無機(jī)粉體助磨劑產(chǎn)品的磨機(jī)內(nèi)壁、管道和沒加前作比較，如內(nèi)壁變得光滑或粘壁較少，證明有效果。
3.提高無機(jī)粉體的干粉流動(dòng)性。
（1）直觀法：生產(chǎn)使用無機(jī)粉體助磨劑時(shí)粉碎設(shè)備揚(yáng)塵較大；裝包時(shí)易包裝、易揚(yáng)塵；無機(jī)粉體非常疏松、且結(jié)塊現(xiàn)象很少。
（2）儀器法：定量無機(jī)粉體通過振動(dòng)篩時(shí)間大大縮短，說明干粉流動(dòng)性提高。
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