中國粉體網(wǎng)訊 潤濕是固體界面由固-氣界面轉變?yōu)楣?液界面的現(xiàn)象。粉體的濕潤對粉體在液體中的分散性、混合性以及液體對多孔物質(zhì)的滲透性等物理化學問題起著重要的作用。
粉體的潤濕性對片劑、顆粒劑等固體制劑的崩解性、溶解性等具有很重要的意義。制備金屬基復合材料時,基體金屬與增強相之間的潤濕性對復合材料的性能具有至關重要的作用。
一、粉體層中的液體
粉體層中的液體,根據(jù)液體存在的位置,如圖1所示,一部分黏附在顆粒的表面上,一部分滯留在顆粒表面的凹穴中或溝槽內(nèi),即在顆粒之間的切點乃至接近切點處形成鼓狀的自由表面而存在的液體,還有一部分保留在顆粒之間的縫隙中,一部分顆粒浸沒在液體中。這四種液體分別稱為粘附液、楔形液、毛細管上升液和浸沒液。
二、粉體表面的濕潤性
如圖2所示,當固液表面接觸時,在界面處形成一個夾角,即接觸角,用它來衡量液體對固體(如無機填料)表面潤濕的程度。潤濕性是指一種液體在一種固體表面鋪展的能力或傾向性。
接觸角小則液體容易潤濕固體表面,而接觸角大則不易潤濕,即接觸角可作為潤濕性的直觀判斷。θ=0°為擴展?jié)櫇,液體完全潤濕固體表面,液體在固體表面鋪展;0<θ≤90°為浸漬潤濕,液體可潤濕固體;90°<θ<180°為黏附潤濕,液體不能潤濕固體;θ=180°為完全不潤濕,液體在固體表面凝聚成小球!
此外,粉體分散在液體中的現(xiàn)象相當于浸漬潤濕;液體和氣體的界面沒有發(fā)生變化,作為浸漬潤濕的情況處理;并且液體浸透到粉體層中時,與毛細管中的液體浸漬情況相同。
三、液體架橋
粉體與固體或粉體顆粒之間的間隙部分存在液體時,稱為液橋。粉體處理中的液體大多是水。液橋除了可在過濾、離心分離、造粒及其他的單元操作過程中形成外,當空氣的相對濕度超過65%時,水蒸氣開始在顆粒表面及顆粒之間凝集,顆粒之間因形成液橋而大大增強了粘結力。如圖3所示,液體在顆粒間產(chǎn)生橋接,形成毛細管粘連,降低顆粒的獨立性。
四、粉體濕潤的應用
固體表面的濕潤性由其化學組成和微觀結構決定。固體表面自由能越大,越容易被液體濕潤;反之亦然。因而,尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。
1、表面涂覆或包裹
拿陶瓷粒子舉例,我們常通過表面改性處理改善陶瓷表面狀態(tài)和結構,即表面涂覆,以此來增大固相表面能。通過在SiC表面化學鍍Ni能大大提高復合材料性能。用Ni改性Al基復合材料,Ni與Al發(fā)生反應生成金屬間化合物NiAl3、Ni2Al3等,從而獲得較好的潤濕效果。
2、熱處理
對陶瓷顆粒進行熱處理以提高金屬對陶瓷的濕潤性已廣泛應用于金屬/陶瓷復合材料的制備技術。通過熱處理可以將吸附在陶瓷表面的氧排除,以免金屬氧化而在界面處形成氧化物阻止金屬與陶瓷元素的相互擴散,阻礙界面反應的進行,從而降低金屬對陶瓷的濕潤性。對陶瓷顆粒進行預熱處理,可以減少或消除顆粒表面吸附的雜質(zhì)和氣體,提高其與液態(tài)金屬的濕潤性。