（中国粉体技术网/班建伟）粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行处理, 根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质, 如表面组成、结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、光性、吸附和反应特性, 等等, 以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。对于非金属矿加工与应用、碳酸钙表面改性来说, 表面改性是重要的深加工技术之一。
1 粉体表面处理设备的选用
要求所有粉体颗粒的表面百分之百都与改性剂分子有相接触的机会 即有雾喷技术 。处理设备能够对粉体颗粒进行加热并能调节温度。粉体处理无死角、无粉尘泄漏、微机配料、便于操作。连续化生产强、生产效率高、运行平稳、能耗少、改性剂用量少。产量可调、温度可调、时间可调、颗粒无粘接。
2 PSC 连续粉体表面改性机
我国粉体表面改性传统的设备是高速搅拌机,由于这种设备是从传统工业沿用过来的, 存在许多缺陷, 限制了改性技术的发展。
针对高搅机间歇式生产, 改性剂的加人只能用人工, 不能均匀分散的特点, 欧洲和日本均开发连续改性机, 其中三轴式和三筒式均已引进到中国。不过国际上最著名的改性机还是德国罗地格公司的卧式改性机, 但价格昂贵, 国内企业难以接受。
国际上的连续改性机大多只有一个雾化室, 只能添加一次改性剂, 现在青岛青矿矿山设备有限公司经过多年努力独立自主开发出拥有自主知识产权的带两个雾化室的连续改性机, 实现了在同一设备中可同时添加两种改性剂, 为实现塑料改性的飞跃、为实现多元复合共混理论的实践提供了有力的武器。.
3 设备结构特征
PSC 连续式粉体表面改性机是采用连续式的生产设计, 产量高、耗能低、自动化程度高、工人劳动强度较小、无粉尘污染, 粉体表面包覆率可达到% %以上, 具有改性剂用量少、颗粒间无粘结、颗粒不增大的特点。适用于325一600目重质、轻质碳酸钙、锻烧高岭土、滑石、钛白粉、白炭黑、硅微粉、硅灰石、绢云母、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、粉煤灰、硫酸钡、沸石、叶蜡石等多种非金属矿粉体表面改性的专用设备, 也可与多种超细粉磨设备配套组成生产流水线。
其特点是:
（1）具有原料连续定量喂入和两种改性剂同时加人的优越性；
（2) 粉体预加热去除水分, 有利于与改性剂的完全结合, 温度可调, 适合各种改性剂使用；
（3) 导热油间接加热改性剂, 且温度可调, 改性剂不会因温度过高而挥发失效；
（4) 粉体雾化与改性剂的高压雾化, 使颗粒表面都能与改性剂充分接触；
（5) 主机内部装有120 支搅拌棒, 以利于改性剂与粉体均匀拌合；
（6) 经该系统处理的粉体呈现高流动性状态；
（7) 采用无粉尘污染的气流式输送成品设计。
4 设备构成、原理和技术参数
4.1 设备构成
本设备由① 粉体计量给料装置, ② 预加热干燥流化装置, ③ 改性剂计量、加热装置, ④雾化装置, ⑤包覆流化装置, ⑥ 均化机, ⑦ 气流输送装置, ⑧ 成品收集器, ⑨ 除尘器, L 电热、供油装置, ⑧ 微机计量控制柜, L 电气控制等部分组成；
4.2 工作原理
粉体原料经计量给料装置计量后进人预热干燥流化装置, 借助机械力与风力的作用, 形成流态化后, 进人雾化室; 与此同时固体状的改性剂在专用加热容器内也被加热融化至液体状后按要求的比例经计量泵计量后经特制喷嘴呈雾状喷人雾化室1 , 在雾化室内与粉体充分混合后进人包覆流化装置A ,进一步打散混合后经雾化室2 进人包覆流化装置B, 然后进人均化机的粉体在高速搅拌下, 受到冲击、磨擦、剪切, 粉体颗粒间的相互碰撞等诸多力的作用, 使粉体颗粒与改性剂得到更加充分的接触、混合。
均化机夹层内循环流动的导热油间接加热, 使机内始终保持在稳定的工作温度范围内, 避免了改性剂因温度过高而失效, 此时粉体即得到了充分的包覆改性。均化机出口处设有冲击锤将包覆改性的粉体进一步冲击、分散、处理, 有效地预防改性粉体出现结团的现象。
改性后的粉体经排料输送机再由气流输送器通过成品输送管道送至成品收集仓。在气流输送过程中, 气流将成品粉中所含过高的热量吸收后经布袋除尘收集器排出室外, 同时布袋收集器将气流中所含的少量粉体进行二次收集。改性后的成品粉进人收集仓后即可降至到可存储、包装的温度。工艺流程示意见图2。技术参数见表1。
5 应用实例
由于带两个雾化室的连续改性机是世界先进的改性设备, 可以生产多种用途的、多个品种品种的改性粉。
5.1 常规塑料工业
针对PVC 树脂及CPVC、ABS、PS等树脂使用丙烯睛系列聚合改性粉, 我们已开发出丙烯睛聚合改性轻钙粉, 指标见表2。
5.2 涂料工业
针对涂料工业, 我们已开发出丙烯酸聚合改性轻钙、丙烯酸聚合改性重钙、丙烯酸聚合改性滑石粉，特别应该指出, 因为改性剂中含有丙烯酸醋, 有利于“ 成膜“ , 特别适用于涂料工业。.
5.3 粉状塑料
粉状塑料中, 我们已开发出应用于粉状PP的改性粉, 即在粉状即中加入轻钙、重钙、滑石粉等无机填料, 再在连续改性机上进行丙烯酸醋聚合改性。这样可以直接运用到聚丙烯产品上去, 如纺织袋、打包带、注塑及中空产品, 还可以用于即管材。
5.4 化学建材
为了可持续发展与技术进步, 十余年来全力推广化学建材。在全国范围内建设一大批以PVC 树脂为主要原料的塑料门窗型材厂和管材厂, 年产量达上千万吨。其中无机填料用得很多, 一般10% -60%。填料品种主要是轻钙和重钙、滑石粉等。为降低成本, 许多厂家采取加在填料的做法, 而填料一是粒度太大, 一般都在400-800目, 另外一般把填料在高搅机中用硬脂酸或偶联剂处理一下, 改性效果很不好。中国塑料改性专委会、青岛科技大学、青岛青矿矿山设备有限公司运用“ 带二个雾化室的连续改性机” 运用多元复合共混改性理论, 专门针对PVC、PS、ABS 树脂、针对无机填充料, 开发出“ 丙烯睛共聚体改性无机粉体” 供厂家使用。
 6 结论
(1)带两个雾化室的连续改性机, 能实现改性的连续操作。在雾化室里实现了粉体和改性剂同时雾化, 能用最少量的改性剂均匀包覆无机颗粒, 改性效果好。特别是具有两个雾化室,可以进行多元复合, 意义重大。这种机械不仅可以运用在无机粉体改性上, 还可以使用在生产阻燃塑料上, 不管是粉体还是可熔化固体和液体的改性或添加阻燃剂都可以在改性机上实现, 具有更加方便、更加有效的作用。
(2) 在带两个雾化室的国产改性机上实现对无机粉体的多元复合改性是塑料改性的重大进步, 好的理论只有在好的设备上才能做出好的产品。
(3) 丙烯睛接枝改性无机粉体, 适合于PVC、CPVC、PS、ABS 树脂, 针对化学建材, 为了改善PVC门窗型材和管材的填料性能, 给出一条科学使用填料、在保证质量的前提下如何降低成本的方法, 对于企业意义重大。
(4) 近年来, 我们做了多种试验, 试验数据表明,改性效果显著, 例如改性白炭黑的磨耗值竟下降5.1%, 这正是橡胶工业所企望的。又如粉状即粉加滑石粉, 改性比不改性的冲击强度提高38.8%,都是十分惊人的。一方面这些试验成果要指导工业生产, 另一方面, 我们还要试验更多的品种, 可以期待, 不久的将来, 还会有更大的进步。
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