不同分散介质对超细粉体分散有何影响?

不同分散介质对超细粉体分散的影响主要体现在以下几个方面:


1. 极性与颗粒表面性质的匹配性

  • 极性匹配:分散介质的极性与颗粒表面极性需适配。非极性颗粒(如碳材料)易在非极性有机溶剂(如甲苯、环己烷)中分散,而极性颗粒(如氧化物)更适合水或极性溶剂(如乙醇、甘油)。例如,超细镍粉在非极性介质中需添加阳离子表面活性剂(如CTAB)以增强吸附和静电排斥。

  • 润湿性:介质的表面张力需低于颗粒表面能,才能有效润湿颗粒。例如,疏水颗粒在水介质中需通过表面改性(如硅烷偶联剂)或添加润湿剂(如吐温系列)降低界面张力。

2. 介质黏度与分散稳定性

  • 低黏度介质(如水、乙醇):剪切力传递效率高,适合机械分散(如超声波、球磨),但需搭配分散剂防止二次团聚。例如,乙醇的润湿性优于水,可减少超细滑石粉的团聚粒径

  • 高黏度介质(如熔融树脂、液态环氧):颗粒沉降速度慢,但需更高剪切力(如研磨分散)打破团聚,且分散剂需具备热稳定性(如聚乙二醇PEG)

3. pH值与表面电荷调控

  • Zeta电位影响:介质pH值直接影响颗粒表面电荷。例如,在碱性介质中,超细锌粉表面带负电,通过添加阴离子分散剂(如六偏磷酸钠)可增强双电层排斥力;酸性条件下,阳离子分散剂(如油酸)更有效。

  • 等电点控制:接近颗粒等电点时,Zeta电位趋零,易团聚。需通过调节pH远离等电点,如Sb/SnO₂在pH=11时分散性最佳。

4. 有机介质与表面活性剂协同作用

  • 非水体系分散:有机溶剂(如甲苯、环己烷)中,颗粒表面电荷通过电子转移或吸附离子形成。添加非离子表面活性剂(如Span-85)可通过空间位阻稳定颗粒。

  • 复合介质体系:水-乙醇混合介质可平衡润湿性与黏度,常用于纳米银粉分散,结合PVP保护剂防止氧化。

5. 介质与分散剂的协同效应

  • 静电-空间协同:例如,六偏磷酸钠(SHMP)在水介质中通过静电排斥分散超细镍粉,而PVP通过长链吸附形成物理屏障,两者复合可延长稳定时间

  • 高温介质适配:在高温有机体系(如熔融塑料)中,需耐高温分散剂(如硅烷偶联剂KH550),其热分解温度需高于加工温度

总结

分散介质的选择需综合考虑颗粒极性、黏度、pH敏感性和分散剂类型,通过极性匹配、电荷调控及机械-化学协同实现超细粉体的高效分散。实际应用中,常采用复合介质(如水-乙醇混合)结合多机制分散剂(如静电+位阻)以兼顾分散效率与长效稳定性。

(来源:知乎)