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| 助磨剂在无机粉体粉碎过程中的应用 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-12-11 11:59:20 浏览次数： |
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一、序言
（中国粉体技术网/班建伟）无机粉体作为一种被广泛使用的颜填料，由于其价格相对较低，经常作为颜料或填充材料用于塑料、橡胶、涂料的生产，另外一些粉体还被用作功能材料的载体。无机粉体要发挥其高遮盖力、高填充性的特性，颗粒均匀细小（微米级至亚纳米级）、粒径分布均匀， 干粉流动性好、分散性好是前提。
无机粉体的粗品，开采后经煅烧或筛选后，颗粒粗而硬,必须经过万能磨或雷蒙磨等粉碎设备粉碎后才可以使用。 对于无机粉体的粉碎工段,，我国的无机粉体生产企业都在不同程度上存在下列问题：粘壁 / 粉碎效率低粒径分布太宽 / 外形不圆滑干粉流动性差 / 易吸潮等。
无机粉体表面一般被极性基团(如-OH)所包覆，在其粉碎过程中，无机粉体容易因极性吸附或吸潮而产生团聚， 经强机械外力粉碎后，也会产生二次团聚，无法达到规定的细度，有时还会粘接在粉碎设备（如雷蒙磨）的内壁和输送管道上，严重影响了粉碎设备的出粉率。而且这种无机粉体棱角很多,粒径分布很宽,，使得无机粉体在应用体系中分散困难，无法均匀存在应用体系中，这会严重影响无机粉体的颜/ 填料性能。
粉碎设备（如雷蒙磨）出粉率低，导致无机粉体粉碎时间增长，能源消耗增多，工人工作时间增加；无机粉体粘壁，工厂不得不停止生产，消耗大量的时间来清理粉碎设备，严重影响粉碎设备的生产效率。在很多无机粉体生产厂，这已经成为工厂产能提高的瓶颈。
国内有些无机粉体制造商为了提高粉碎效率，曾经尝试采用硬脂酸、矿物油、TMP(三羟甲基丙烷)、三乙醇胺等有机物作助磨剂。由于这些助磨剂虽然有一定助磨功效，但是却带有“黄相”颜色，并且存在着不耐高温,使用过程容易出现黄变以及泡沫等弊病,很多无机粉体生产企业被迫放弃使用这些有机类的助磨剂。
从上个世纪八十年代初，国外无机粉体公司开始采用有机硅助磨剂来进行无机粉体的粉碎助磨。经过有机硅助磨剂处理的无机粉体，不但可以解决粘壁和干粉流动性以及大幅度提高粉碎设备的出粉率等生产问题，也可以提高无机粉体的遮盖力、降低吸油量等颜/ 填料指标，而且还能够显著提高无机粉体的分散性和干粉流动性。
同时这类有机硅材料的耐温性能突出（超过300 度），具有用量少，使用方便等特点，其出色的应用性能引起了无机粉体生产企业的高度关注, 将其作为一种提高无机粉体品质，提高生产效率，节约能源消耗，减少环境污染的重点技术来大力应用。
对于通用型无机粉体的有机助磨处理，我们必须考虑到其广泛的“通用性”，既要兼顾普通水性体系（如造纸、乳胶漆、功能材料载体），也要考虑到普通油性体系（如油漆），还要兼顾到高温体系（如塑料型材和色母粒）。
二、无机粉体助磨剂的主要成分及分子结构
应用于无机粉体有机包膜的有机硅材料主要是硅烷偶联剂、硅油和有机改性硅油。PT-103无机粉体助磨剂的主要成分为含活性羟基的聚硅氧烷和活性醚基的聚硅氧烷以及脂肪链基硅烷。其分子是以硅原子为中心，携带有羟基、醚基等基团的有机高分子。
PT-103 无机粉体助磨剂这类有机硅材料具有下列独特的结构：
（1）Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；
（2）C-Si 键无极性，使分子间相互作用力十分微弱；
（3）Si-O 键长较长，Si-O-Si 键键角大，导致Si-O 键非常容易转动，因此PT-103 无机粉体助磨剂有机硅有很好的润滑性，流动性和耐磨性；
（4）Si-O 键是具有50％离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性），S i-O 键的键能远大于C-O 键的键能，因此PT-103无机粉体助磨剂与传统的有机物相比，有非常好的耐热性和耐候性。
三、无机粉体助磨剂的粉碎助磨机理
助磨剂加入磨机内后，首先吸附在无机粉体的颗粒表面，有效地降低其表面能，屏蔽颗粒的带电活性点，使颗粒之间的极性吸附得到抑制。随着研磨过程的进行，助磨剂分子会扩散到无机粉体颗粒的裂纹内壁上，并进一步深入到裂纹的整个内表面，随着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”作用，不仅阻止裂纹闭合，而且促使裂纹的扩大，加速断开的产生，从而达到提高粉碎效率的目的。
另外，助磨剂对无机粉体颗粒表面的极性的屏蔽，可以防止粒子重新团聚，形成二次粒子。
四、无机粉体助磨剂的产品特点
1.在无机粉体表面形成一层非极性有机硅润滑膜层，可提高颗粒的均匀性和完整性。
2.帮助颗粒微粉化。提高粉碎效率10～50%，节约粉碎时间。
3.减轻或消除无机粉体在粉碎设备内壁的粘壁问题，可大大的提高无机粉体的干粉流动性。
4.显著改善无机粉体粒度均匀性,减少筛余物。
主要参数如表1。
 五、无机粉体助磨剂的助磨功效的评价方法
怎样科学评价有机硅助磨材料的性能，尚无统一的国家标准或行业标准，我们提出如下建议，供参考或商榷。
1.帮助颗粒微粉化、提高粉碎效率（一般可提高功效10～50%）。
（1）在稳定粉碎设备主机电流的情况下，通过调整进料量来考核磨机产量，产量提高，则证明有效。
（2）稳定粉碎进料量时，查看主机电流，如主机电流明显降低，证明磨机功效提高，抑或无机粉体的筛余细度明显降低，也证明磨机功效提高。
2.减轻或消除无机粉体在粉碎设备内壁的粘壁问题。
经过连续稳定生产，且生产时间在一个班或一个班以上，对加了PT-103 无机粉体助磨剂产品的磨机内壁、管道和没加前作比较，如内壁变得光滑或粘壁较少，证明有效果。
3.提高无机粉体的干粉流动性。
（1）直观法：生产使用无机粉体助磨剂时粉碎设备扬尘较大；装包时易包装、易扬尘；无机粉体非常疏松、且结块现象很少。
（2）仪器法：定量无机粉体通过振动筛时间大大缩短，说明干粉流动性提高。
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