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| 如何消除粉体的团聚？ |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-05-16 09:16:45 浏览次数： |
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液相反应阶段
液相反应阶段，产生团聚的主要原因来自于颗粒间的范德华力。要减轻团聚,就要降低颗粒之间的范德华力，增加颗粒之间的排斥力。由胶体化学可知，分散在溶液中的胶体颗粒表面由于优先吸附某种离子而带正电荷或负电荷，使得在颗粒表面附近形成了扩散双电层，这样的颗粒在Brown运动碰撞过程中，产生排斥作用，阻止了团聚的发生。
事实上添加适当的分散剂，对粒子的稳定是非常有效的。例如JagadishC等以硝酸盐为原料,在体系中引入蔗糖、聚乙烯醇等高分子,采用化学方法合成了5～24nm的纯ZrO2以及Y2O3稳定化ZrO2。
分散剂的种类很多，有高分子有机物,如聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸铵(PAA)、N,N-二甲基甲酰铵(DMF)、蔗糖等，此外还有表面活性剂以及一些络合物。它们在溶液中主要通过3个作用来抑制团聚。1.是通过吸附作用来降低界面的表面张力；2.是通过胶团体作用,在颗粒的表面形成一层液膜，以阻止颗粒的相互靠近；3.是利用空间位阻。表1列出了一些超细粉末制备过程中常用的一些分散剂。
干燥阶段
干燥阶段，湿的胶体中含有大量的水，随着水分的蒸发，胶体中出现孔隙，在孔隙中形成大量的弯月液面，产生毛细收缩，颗粒被压在一起。胶体中液体的表面张力越大，毛细作用越强，干燥时的团聚现象越严重。颗粒接近时，胶体表面上的自由水分子与自由羟基形成氢键,与相邻颗粒上的水形成氢链，产生桥接作用。如果进一步脱水，氢键将转化成强度高的桥氧键，导致了难以分散的硬团聚产生，如图5所示。
近年以来,人们在超细粉末制备过程中探讨了多种在干燥阶段抑制和消除团聚的方法。
有机溶剂置换
这是一种比较常用的防团聚方法。其原理就是利用表面张力小的有机溶剂置换颗粒表面吸附的水分，以降低颗粒聚结所产生的毛细管力。常用的溶剂有正丁醇、乙醇、丙酮,表2列出了几种溶剂的表面张力，从表中可以看出水的表面张力最大，而正丁醇、乙醇、丙酮的表面张力只有水的1/3左右。
冷冻干燥法
冷冻干燥脱水主要利用水在相变过程中的膨胀力使相互靠近的颗粒分开，固态冰的形成阻止了颗粒的重新聚集。冰升华后，由于没有水的表面张力作用，固相颗粒不会过分靠近，从而避免了硬团聚的产生。冷冻干燥一般有两种工艺：一是直接对凝胶抽成真空，气液平衡后，水分不断的蒸发，温度降低，系统沿着气液两相界线至三相点开始结冰至液相消失，再沿气固两相界线至系统的极限压力，最后冰升华完成干燥，即经过1→2→3→4四个步骤。二是将凝胶快速冷却,再抽成真空升华。目前常用的致冷剂为液氨。
应用冰冻干燥方法的优点是获得的粉末纯度高，化学均匀性好，细度高，粒径分布比较集中；比表面积大，化学活性好，粒度较细，密度较高。但是用于工业生产时，设备投资高，工艺控制比较复杂，不能用于连续处理。
共沸蒸馏法
使粉体与沸点比水高的正丁醇充分混合搅拌进行共沸蒸馏,正丁醇和水在92.17℃形成共沸混合物，其中组成中水的含量为94.15%。体系升温到正丁醇的沸点117℃后，胶体中包裹的水分基本上被脱除，表面上的-OH被-OC4H9所代替，从而避免了在干燥和煅烧段硬团聚的产生。王金敏等改进了工艺，采用了减压蒸馏技术，大幅的降低体系的沸点，使水分子的脱除在较低的温度甚至可以在室温下进行，成功的制备出了单分散的超细氧化锌粉体。缺点是正丁醇回收比较复杂，对环境也有负面影响。
超临界流体干燥法
超临界流体是指物质的温度和压力分别在其临界温度和临界压力以上的一种特殊状态的物质。在这种状态下气液界面和表面张力消失。超临界流体的显著特点是它的许多物理性质和化学性质介于液体和气体之间,兼具二者的优点。其干燥技术是基于超临界流体高的传质特性和零表面张力,在脱除水分的同时不影响样品分子的原有序列,从而得到了团聚较轻的非常规产物。
喷雾干燥法
将乳浊液或者溶液利用喷雾器喷入干燥塔内进行雾化,进入塔内的雾滴与塔内热空气会合而进行干燥,雾滴中的水分受热空气的干燥作用,在塔内蒸发,从而形成干粉。其优点是迅速的将乳浊液或者溶液喷出雾化,从时间和空间上使团聚失去可能性。而且容易得到流动性较好的球状团粒,该团粒具有良好的流动性,易于成形。缺点是该方法需要大型装置,而且难以得到细微粉末。
超声波空化
近年以来，超声波化学研究的领域日益活跃。超声波的空化作用产生高温高压，加速了水分子的蒸发，减少了凝胶表面的吸附水分子。此外超声波空化作用产生的冲击波和微射流具有粉碎作用,可以将形成的团聚体击碎，释放出所包合的水分子，从而有可能阻止氢键的形成，达到防止团聚的目的。同时所得的凝胶密度增大，干燥时只有很小的收缩现象，因而干燥时也能达到防止团聚的效果
随着科学技术的发展，超细粉末的应用日趋广泛，开发超细粉末的工艺非常重要。粉体的团聚是一个比较复杂的过程，涉及的内容很多。虽然目前国内外对团聚的研究取得了一定的进展，但要进一步弄清楚团聚形成的机理和工艺条件对团聚的影响，以减少粉末的团聚,还需要我们科研工作者不懈的努力。
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