超微颗粒的分散.ppt

纳米科学虽发展时间仅20多年，但纳米材料表现出来的各方面的特异性质，受到人们极大关注
但纳米粒子粒径小，表面能高，具有自发团聚的趋势。而团聚会大大影响纳米粉体优势的发挥
因此如何改善纳米粉体在液相介质中的分散和稳定性是非常重要的课题。
颗粒分散是近年来发展起来的新兴边缘科学粉末颗粒能否均匀、稳定分散于液体介质中，主要取决于颗粒在液体介质中的相互作用力。液体中颗粒间的相互作用力主要有以下几种：
1、范德华作用力：是由分子间作用力导致的颗粒间作用力，它与距离的七次方成反比，作用范围较小，因而范德华作用力通常只表现为引力作用。2、静电作用力：在液体中，颗粒表面因离子的选择性溶解或选择性吸附而荷电，反号离子由于静电吸引而在颗粒周围的液体中扩散分布，形成双电层，产生双电层静电作用力。颗粒表面电荷同号时，表现为排斥力，异号时，则表现为吸引力。
3、溶剂化膜作用力：是指颗粒在液体介质中形成的溶剂化膜具有抵抗颗粒在近程范围内互相靠近并接触的作用力。4、空间效应力：当颗粒表面吸附无机或有机聚合物时，聚合物吸附层将在颗粒接近时产生一种附加的作用，称为空间效应。当吸附层牢固、致密、有良好的溶剂化性质时，它起对抗颗粒接近及聚团的作用，此时高聚物吸附层表现出很强的排斥力，称为空间排斥力；当链状高分子在颗粒表面的吸附密度很低（如覆盖率小于50%），它们可以同时在两个或数个颗粒表面吸附，此时颗粒通过高分子的桥连作用而聚团。5、附着水分的毛细管力：颗粒表面被介质良好润湿，当两个颗粒接近到了一定距离时，在其颈部形成液桥，在液桥中存在着一定的压力差，使颗粒相互吸引，这便是毛细管力。
6、水动力：普遍存在于固相含量高的分散体系中，当两颗粒相互靠近时，液－液间的剪切应力阻止颗粒的接近，当颗粒分开时，它又表现为吸引力。
7、其它力：如：磁性力
颗粒表面不平滑引起的机械咬合力二、分散过程
颗粒分散是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的过程。
润湿是将粉体缓慢加入混合体系形成的漩涡，使吸附在粉体表面的空气或其它杂质被液体取代的过程.
解团聚是指通过机械或超声等方法，使较大粒径的聚集体分散为较小颗粒
稳定化：是指保证粉体颗粒在液体中保持长期的均匀分散润湿前界面：
颗粒与空气，
颗粒与颗粒界面
润湿后界面：
颗粒与介质、分散剂
等有机助剂界面
润湿过程：颗粒与空气、颗粒与颗粒界面被颗粒与介质、分散剂等界面取代的过程。有利于润湿的方法：
a、对不同固体颗粒，选用合适的液体介质，使固液亲和性越大越好。选择原则是相同极性原则。
b、若液体介质一定，可加合适的表面活性剂，借助于固液界面的吸附而提高固液亲和性。
表面活性剂（润湿剂）的选择除考虑其颗粒的润湿特性外，还需考虑颗粒表面的带电情况和表面活性剂的类型。2、解团聚（机械粉碎过程）
解团聚：是指通过机械或超声等方法，使较大粒径的聚集体分散为较小的颗粒
机械粉碎过程：大颗粒细化、团聚体解聚并被再润湿、包裹吸附的过程，也是颗粒群的解聚过程。
团粒中的众多颗粒，其表面一经被液体润湿，往往会即行分离。它的表面是由于液体进入颗粒间的孔隙，原来在孔隙内的压力因此而增加，或是颗粒的表面吸附了无机盐的离子或离子型表面活性剂后，带同号电荷而相互排斥。3、稳定的分散过程
是颗粒的静电斥力和空间位阻等斥力作用下屏蔽范氏引力，不再聚集的过程，即指保证粉体颗粒在液体中保持长期的均匀分散。

三、颗粒在液体介质中的分散调控常用的液体介质有：
水：大多数无机盐、氧化物、硅酸盐等
矿物颗粒及无机粉体
极性有机液体：乙二醇、丁醇、环己醇
丙酮等，如Cu、Co、Po、Mn
非极性液体：苯、煤油、CCl4、二甲苯、环己烷等作大多数疏水颗粒的分散介质。
（二）、机械调控
粉体颗粒间常常存在不同程度的团聚状态（包括软团聚和硬团聚），要打开颗粒间的团聚达到稳定分散的目的，除了化学作用外，还须施加机械能来消除团聚。常用的机械方式有球磨或超声。
对软团聚：化学的作用或施加机械能的方式破坏其团聚；
对硬团聚：化学的作用同时辅以大功率的超声波或球磨等机械方式来消除团聚.（三）、药物调控：
根据颗粒表面性质和介质性质以及对浆料的要求，选择合适的分散剂种类和用量，利用稳定机制达到稳定分散的目的。对于高固相、低粘度的浆料，常常利用聚电解质的电空间稳定机制来制备。四、料浆稳定分散机制理论基础：DLVO理论:它是憎液胶体稳定性的定量理论，主要讨论颗粒表面电荷与稳定性的关系。
D:Derjaguin前苏联
L:Landau前苏联
V:Verwey荷兰
O: Overbeek荷兰
11941年，由杰里亚金（D）和朗道（L）及1948年由维韦（V）和奥弗比克（O）分别提出了带电胶体粒子稳定的理论，简称DLVO理论。1、DLVO理论要点3）斥力势能、引力势能及总势能都是粒子间距离的函