Как выбрать схему деполимеризации субмикронного микропорошка оксида алюминия высокой чистоты, склонного к агломерации

Основная причина, по которой обработка поверхности необходима для субмикронной высокой чистотымикропорошок оксида алюминия(обычно с размером частиц от 100 нм до 1 мкм) заключается в том, что его огромная удельная поверхность приводит к чрезвычайно высокой поверхностной энергии. Это физическое свойство приводит к серьезным «побочным эффектам» в необработанном состоянии. Субмикронный микропорошок оксида алюминия высокой чистоты склонен к агломерации из-за малого размера частиц, большой удельной поверхности и высокой поверхностной энергии, что является распространенной проблемой при его применении. Чтобы решить эту проблему, необходимо всесторонне рассмотреть три измерения физики, химии и технологии и выбрать наиболее подходящее решение для деполимеризации.

Модификация поверхности: уменьшение склонности к агломерации от корня

Это основное средство решения проблемы агломерации, направленное на изменение свойств поверхности порошков химическими или физическими методами, снижение их поверхностной энергии или введение сил отталкивания между частицами.

1. Выберите подходящий модификатор поверхности.

① Обычно используются силановый связующий агент, связующий агент на основе сложного эфира титана, связующий агент на основе сложного эфира алюминия и т. д. Они могут реагировать с гидроксильными группами на поверхности оксида алюминия, образуя органический молекулярный слой, улучшая их совместимость и диспергируемость в органических системах. При выборе следует обращать внимание на гидролизную активность и скорость конденсации связующего агента, чтобы избежать усиления агломерации из-за «слипания» между частицами, вызванного слишком быстрой реакцией.

② Водная система полимерного диспергатора: предпочтительными являются анионные диспергаторы, такие как полиакрилат натрия и гексаметафосфат натрия, которые создают электростатическое отталкивание (эффект двойного слоя) за счет ионизации для стабилизации дисперсии. Система масляная фаза/органический растворитель: выбирайте диспергаторы с длинноцепочечными алкильными группами, такие как сложные эфиры фосфорной кислоты, олеат натрия или высокомолекулярные блок-сополимеры, которые в основном предотвращают сближение частиц за счет эффектов стерических препятствий.

③ Неорганическое покрытие использует золь-гель метод для покрытия поверхности частиц оксида алюминия слоем нано-SiO ₂ и других оксидов для формирования физического барьера, эффективно блокирующего прямой контакт между частицами.

2. Оптимизируйте дозировку модификатора.

Количество добавляемого диспергатора или связующего агента обычно составляет 0,5–3% от массы порошка. Недостаточная дозировка не может полностью покрыть поверхность частиц, а чрезмерная дозировка может привести к многослойной адсорбции или увеличению вязкости системы, что, в свою очередь, влияет на производительность. Предложите определить оптимальную дозировку путем небольших экспериментов.

Оптимизация процессов: использование физических средств для разрушения агломерации

На основе модификации поверхности в сочетании с соответствующими физическими процессами образовавшиеся агрегаты можно эффективно диспергировать.

1. Механическое диспергирование

① Ультразвуковая дисперсия использует «эффект кавитации», создаваемый ультразвуковыми волнами в жидкостях, для формирования сильных локальных ударных сил, которые могут эффективно разрушать мягкие агрегаты. Подходит для лабораторного или мелкосерийного диспергирования суспензии, во время обработки следует учитывать контроль температуры, чтобы предотвратить перегрев.

② Высокоэнергетическое шаровое измельчение/измельчение песка с силой раскрывает агломераты за счет столкновения, сдвига и трения между мелющей средой (например, циркониевыми шарами) и порошком. Этот метод имеет высокую эффективность, но требует оптимизации скорости, соотношения шаров и материала и времени, чтобы избежать чрезмерного измельчения, которое вносит примеси или повреждает морфологию частиц.

2. Оптимизация процесса сушки

Сушка является ключевым этапом, ведущим к вторичной агломерации. При традиционной сушке капиллярная сила, возникающая в результате испарения влаги, плотно стягивает частицы вместе.

① Сублимационная сушка сначала замораживает суспензию, содержащую порошок, в твердое состояние, а затем непосредственно сублимирует лед в вакуумной среде. Этот процесс полностью исключает образование жидких мостиков и капиллярных сил и является одним из лучших методов сушки для предотвращения твердой агломерации и получения сыпучих порошков.

② Распылительная сушка позволяет получить сферические частицы с хорошей текучестью за счет распыления суспензии и ее быстрой сушки. Требуется точный контроль таких параметров, как температура входящего воздуха и скорость распыления, и для облегчения процесса в суспензию можно заранее добавить диспергаторы.

Выбирайте оборудование в зависимости от вашего технологического процесса (сухое или мокрое).

Ниже приведены методы, рекомендованные техническим специалистом SAT NANO DANA на основе производственных методов и оборудования компании.

Измерение	Мокрое бисерное фрезерование	Гомогенизация высокого давления (ГВД)	Струйное фрезерование (сухой процесс)	Ультразвук
Принцип работы	Сдвиговые и ударные силы мелющих тел (например, шариков из циркония/оксида алюминия).	Мгновенное падение давления, высокоскоростной удар и кавитация.	Высокоскоростные столкновения частиц с частицами, вызванные сжатым воздухом.	Локализованные ударные волны и микроструи, генерируемые акустической кавитацией.
Возможность деагломерации	Экстремальный: Способен разрушать как мягкие агломераты, так и частично твердые агломераты (спеченные шейки).	Сильная: высокоэффективна для мягких агломератов и измельчения субмикронных кластеров.	Умеренный: в основном используется для разрушения крупных скоплений в виде сухого порошка.	От низкой до средней: эффективен только для мягких/слабых агломератов; неэффективен для спеченных частиц.
Контроль чистоты/риск загрязнения	Сложно: риск износа из-за бусин/лайнера. Требуются материалы и футеровки из оксида алюминия высокой чистоты для поддержания «высокой чистоты».	Отлично: процесс без использования носителей. Чрезвычайно низкий риск перекрестного загрязнения.	Отлично: не используются мелющие тела. Легко наносить полимерные или керамические покрытия для предотвращения налипания металла.	Высший: бесконтактный метод (или зонд из титана высокой чистоты); гарантирует нулевое внешнее загрязнение.
Распределение частиц по размерам (PSD)	Самый узкий: Обеспечивает высочайший уровень однородности размера частиц.	Узкая: Хорошая однородность, особенно для суспензий с низкой вязкостью.	Относительно широкое: Менее точный контроль над точным распределением.	Переменная: Сильно зависит от исходного состояния и концентрации порошка.
Типичные применения	Покрытия для сепараторов литий-ионных аккумуляторов, высококачественные полировальные суспензии CMP, пасты для электронных устройств.	Передовая тонкая керамика, полировка полупроводниковых пластин, специализированные тонкопленочные покрытия.	Наполнители термоинтерфейса, керамические напыляемые порошки, сухая предварительная обработка сырья.	Отбор проб в лабораторном масштабе исследований и разработок, прецизионное диспергирование добавок, окончательная деаэрация перед использованием.

SAT NANO — лучший поставщикпорошок оксида алюминияВ Китае мы можем предложить частицы разного размера. Если у вас есть вопросы о порошке оксида алюминия, свяжитесь с нами по адресу sales03@satnano.com.