氣相二氧化硅分散機在樹脂復合材料中粉應用

氣相二氧化硅是極其重要的高科技超微細無機新材料之一,由于其粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，化學純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性，在眾多學科及領域內獨具特性，有著不可取代的作用。氣相二氧化硅俗稱"超微細白炭黑"，廣泛用于各行業作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補強劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級日用化妝品填料及噴涂材料、醫藥、環保等各種領域。并為相關工業領域的發展提供了新材料基礎和技術保證。由于它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點等方面與常規材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。

樹脂基復合材料具有輕質、高強、耐腐蝕等特點，但近年來材料界和國民經濟支柱產業對樹脂基材料使用性能的要求越來越高，如何合成高性能的樹脂基復合材料，已成為當前材料界和企業界的重要課題。氣相二氧化硅的問世，為樹脂基復合材料的合成提供了新的機遇，為傳統樹脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將氣相二氧化硅顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，完全能達到全面改善樹脂基材料性能的目的。

1、提高強度和延伸率。環氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相二氧化硅添加到環氧樹脂中，在結構上完全不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的環氧樹脂基復合材料，粗晶SiO2一般作為補強劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相二氧化硅由于表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點，使它表現出極強的活性，很容易和環氧環狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時尚有一部分氣相二氧化硅顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現很高的流漣性，從而使氣相二氧化硅添加的環氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高。

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2、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相二氧化硅顆粒比SiO2要小100-1000倍，將其添加到環氧樹脂中，有利于拉成絲。由于氣相二氧化硅的高流動性和小尺寸效應，使材料表面更加致密細潔，摩擦系數變小，加之納米顆粒的高強度，使材料的耐磨性大大增強。

3、抗老化性能。環氧樹脂基復合材料使用過程中一個致命的弱點是抗老化性能差，其原因主要是太陽輻射的280-400nm波段的紫外線中、長波作用，它對樹脂基復合材料的破壞作用是十分嚴重的，高分子鏈的降解致使樹脂基復合材料迅速老化。而氣相二氧化硅可以強烈地反射紫外線，加入到環氧樹脂中可大大減少紫外線對環氧樹脂的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。

二氧化硅的傳統分散方法主要有：
     研磨分散：利用三輥機或多輥機的輥與輥速度的不同，將研磨料投入加料輥(后輥)和中輥之間的加料溝，二輥以不同速度內向旋轉，部分研磨料進入加料縫并受到強大的剪切作用，通過加料縫，研磨料被分為兩部分，一部分附加在加料輥上回到加料溝，另一部分由中輥帶到中輥和前輥之間的刮漆縫，在此又一次受到更強大的剪切力作用。經過刮漆縫，研磨料又分成兩部分，一部分由前輥帶到刮處，落入刮漆盤，另一部分再回到加料溝，如此經幾次循環，可達到分散的目的。但用三輥機或多輥機進行處理效率低，能耗高，滿足不了大生產的需求。
    球磨分散：通過球磨機中磨球之間及磨球與缸體間相互滾撞作用，使接觸鋼球的粉體粒子被撞碎或磨碎，同時使混合物在球的空隙內受到高度湍動混合作用而被均勻地分散。
砂磨分散：砂磨是球磨的外延。只不過研磨介質是用微細的珠或砂。砂磨機可連續進料，納米粉體的預混合漿通過圓筒時，在筒中受到激烈攪拌的砂粒所給予的猛烈的撞擊和剪切作用，使得納米氧化物能很好地分散在涂料中，分散后的漿離開砂粒研磨區通過出口篩，溢流排出，出口篩可擋住砂粒，并使其回到筒中。通過球磨機和砂磨機分散能取得較好的分散效果及物料細度，但球磨機和砂磨機同樣無法避免處理效率低，能耗高的缺點。 

分散效果介紹：分散是至少兩種不相容液體構成熱力學不穩定體系，一種液體以球形單位分散在另一種液體中，所以分散越穩定分散效果越好。

從設備角度來分析，影響分散效果因素有以下幾點：

1.分散頭的形式（批次式和連續式）（連續式比批次式要好）

2.分散頭的剪切速率，（越大效果越好）

3.分散頭的齒形結構（分為初齒、中齒、細齒、超細齒、越細齒效果越好）

4.物料在分散墻體的停留時間、分散時間（可以看作同等電機，流量越小效果越好）

5.循環次數（越多效果越好，到設備的期限就不能再好了。）

線速度的計算：

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

剪切速率 (s-1) =      v  速率 (m/s)   
               g 定-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

轉子的線速率

在這種請況下兩表面間的距離為轉子-定子 間距。 
IKN 定-轉子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm  

速率V=  3.14 X  D（轉子直徑）X 轉速 RPM  /   60

 所以轉速和分散頭結構是影響分散的一個*重要因素，超高速分散均質分散機的高轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是*重要的

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