张宇
武汉江汉化工设计有限公司 湖北省 430223
摘要：现如今，粉体润湿与分散关系研究得到了重视，怎样改变粉体外层性质，优化粉体处理过程，成为粉体工程重要研究内容。不过，我国在方面的研究较少，对一些粉体测定接触角进行液体对粉体润湿状态，检测侧研磨时间、沉降属性将润湿和分散有效连接获得粉体外层特点状态，用于粉体工程研究分析。
关键词：粉体工程；粉体润湿；分散关系；研究分析
以粉体作为目标，通过Crowl渗透速度方法检测粉体改性过程中接触角的变化，通过粉体接触角变化分析润湿性。同时，检测分散属性进而确认粉体润湿性和分散性的关系。
一、粉体工程中粉体润湿分析
粉体润湿指的是液体和固体融合生成固液界面的过程。因为润湿、固气界面消失生成固液界面，可以看到固体外层自由能变化即是润湿程度基准。不过，目前为止还没有适合的方法检测固体外层自由能与固液界面的自由能。有研究提出接触角概念用于润湿性量度。根据接触角关系分析确认不同物理量关系方程成为young氏方程（如图一），一滴液体和固体平面接角，三相平衡时固液-液气界面的夹角。γsv与γlv表示固体与液体表层张力，γsl是固液界面的界面张力。 接触角θ在0°--180°之间代表不完全润湿的各状态。照相技术不适用于直接检测粉体的接触角。此外，也有提出渗透速度法检测粉体接触角，这种方法将粉体装入玻璃管内，检测液体渗透进粉体柱的速度叫做渗透速度法。数据处理采取Washbun方程：L2t=γlv·cosθ·r/2η,其中，γlv、γ表示液体外层张力与粘度，γ是粉体内毛细管束的平均半径，L表示液体在粉体柱内渗透距离，t表示渗透时间。由此可知，L2—t关系是一条直线，通过该直线斜率就会得到粉体对液体的接触角θ。 γ 与液体属性没有较大联系，其关键在于粉体柱属性。所以，相同的粉体能够应用在cosθ液体确定γ参数。笔者通过苯用于完全润湿的液体。液体对粉体润湿过程需要利用固液界面取缔固气界面。浸润功为γlv·cosθ，代表浸润单位面积粉体外层自由能减少。θ变大则浸润功变小，也就是浸润自由能与润湿能力呈正比。相反，θ变小，测润湿能力高。因此，通常以θ大小用于润湿性量度。
图一 接触角关系图像
二、润湿与分散关系分析
粉体分散于液体内前提要求为润湿，研磨时间与沉降属性用于分析分散性高低。在分散稳定过程发生作用的表面活性剂叫做分散剂。表面活性剂吸附于颗粒表面上生成的一定厚度的吸附层，在吸附层有一定的Hamaker参数可以提高分散体系稳定性。同时，伴随着吸附层的增厚，分子参数越小，胶体越稳固。添加与颗粒表面电荷相等的离子表面活性剂，吸附就会增加表面动电位，提升稳定性。添加与颗粒表面电荷相反的离子表面活性剂，吸附就会造成表面动电位降低，稳定性降低。吸附表面活性剂生成厚度为δ吸附层过程中颗粒会从a提高至a+δ，斥力位提高。添加离子表面活性剂改变分散介质的离子强度与介电常数，改变双电层厚度使得发生变化。吸附膜厚度会伴随着分子量的变化而变化，但并非表示分子量越大越有助于稳定性，一般都存在一个临界分子量范围。表面活性剂吸附于颗粒外层可以增加颗粒亲水性，经过吸附增加水化膜厚度与强度进而提高水化膜排斥效果。
实验过程：将Bo作为合成硫酸钡，粒径约2·2μm、Co是轻质碳酸钙、Sio是天然硅灰石矿粉，粒度小于10μm、B1、B2、C1、Si2分别是Bo、Co、Sio的改性样品、T1、T2粒度低于10m，低于44μm的硅酸镁矿粉。接触角检测：将粉体装进玻璃管内生成高度的粉体柱，根据渗透速度法检测液体在粉体柱的提高速度。沉降体积：1g样品在50ml比色管内，添加液体到刻度并摇晃，静止一段时间后检测沉降体积。澄清时间： 0.1g 样品放在50ml液体内摇晃，间隔一段时间后检测上层清液浑浊状态，当浑浊状态为0°时所需时间是澄清时间。
接触角与沉降性质关系实验结果：Co液体为苯、水、正庚烷；接触角分别为0、86、28；润湿功水为47、正庚烷为18；沉降体积分别为23、8.5、17；澄清时间分别为25、145、6。C1液体为苯、水、正庚烷，接触角分别为0、99.4、0；润湿功为-12，沉降体积分别为6.3、5.0、澄清时间为72、8、72。Sio苯、水、正庚烷，接触角为0、99.4、0；润湿功49.6、19.3；沉降体积15、6.4、17.4；澄清时间为2小时、288h未澄清、6小时。Si2液体为苯、水、正庚烷，接触角分别为0、85、0；润湿功为5.96；沉降体积分别为6.5、3.8、3.5；澄清时间为24、144、24。T1液体为苯、水、正庚烷，接触角分别为0、85、0；润湿功为6.4。T2液体为苯、水、正庚烷，接触角为0、80、40；润湿功为12.4、15.8。
结果分析：通过实验过程得到接触角和沉降属性关系，看到表层改性样品C1、Si2对水的接触角超出原有样品Co、Sio对水的接触角，对烷烃的接触角改性样品低于原有样品。因为改性使得样品更加亲油，在有机介质内的沉积体积较少，上层液的澄清时间较长，有机相内悬浮液更加稳固。而通过接触角与研磨时间关系关系实验分析（如表一）：因为外层改性减少水对粉体润湿性，增强了有机介质对粉体润湿效果。所以使有机介质内研磨时间降低，也就是分散迅速。接触角检测中可以分析粉碎程度的不同。综合分析，对水接触角参数大，对烷接触角参数小的样品，在对水界面张立大的液体内分散性较好，多趋于无机粉体外层改性房发展。经过改性能够变为无机粉体在油漆等油性介质内的分散效果，在涂料使用中效果显著。
结语：
粉体的润湿对颗粒、片剂等固体制剂的崩解性、溶解性具有重要作用。粉体润湿性是从接触角表示整理搜集，接触角最小为0°，最大为180°，接触角越小表示粉体润湿性越好。接触角的检测作为润湿与分散关系核心，将粉体作为分析目标，检测粉体作为实用粉体有一定作用效果。因此，能够对已知粉体选取适合的分散介质，检测改性效果。
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论文作者:张宇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
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