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氣相二氧化硅分散機在樹脂復(fù)合材料中粉應(yīng)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(xué)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(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)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(yè)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(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。并為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料基礎(chǔ)和技術(shù)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(guī)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(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等特點，但近年來材料界和國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)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(fù)合材料，已成為當(dāng)前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相二氧化硅的問世，為樹脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機遇，為傳統(tǒng)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(huán)氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相二氧化硅添加到環(huán)氧樹脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的環(huán)氧樹脂基復(fù)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(yán)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(xiàn)出極強的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)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(xiàn)很高的流漣性，從而使氣相二氧化硅添加的環(huán)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(huán)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(yīng)，使材料表面更加致密細潔，摩擦系數(shù)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(huán)氧樹脂基復(fù)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(fù)合材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)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(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對環(huán)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(tǒng)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(nèi)向旋轉(zhuǎn)，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(jīng)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(jīng)幾次循環(huán)，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(chǎn)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(nèi)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(zhì)是用微細的珠或砂。砂磨機可連續(xù)進料，納米粉體的預(yù)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(qū)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(gòu)成熱力學(xué)不穩(wěn)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(wěn)定分散效果越好。

從設(shè)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(xù)式）（連續(xù)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(jié)構(gòu)（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(huán)次數(shù)（越多效果越好，到設(shè)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(zhuǎn)子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

轉(zhuǎn)子的線速率

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

速率V=  3.14 X  D（轉(zhuǎn)子直徑）X 轉(zhuǎn)速 RPM  /   60

 所以轉(zhuǎn)速和分散頭結(jié)構(gòu)是影響分散的一個*重要因素，超高速分散均質(zhì)分散機的高轉(zhuǎn)速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是*重要的

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