气相二氧化硅分散机在树脂复合材料中粉应用

气相二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。气相二氧化硅俗称"超微细白炭黑"，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。

树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。气相二氧化硅的问世，为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇，为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，只要能将气相二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。

1、提高强度和延伸率。环氧树脂是基本的树脂材料，把气相二氧化硅添加到环氧树脂中，在结构上完全不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的环氧树脂基复合材料，粗晶SiO2一般作为补强剂加入，它主要分布在高分子材料的链间中，而气相二氧化硅由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分气相二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，与粗晶SiO2颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使气相二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、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洁度。气相二氧化硅颗粒比SiO2要小100-1000倍，将其添加到环氧树脂中，有利于拉成丝。由于气相二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使材料的耐磨性大大增强。

3、抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差，其原因主要是太阳辐射的280-400nm波段的紫外线中、长波作用，它对树脂基复合材料的破坏作用是十分严重的，高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化。而气相二氧化硅可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。

二氧化硅的传统分散方法主要有：
     研磨分散：利用三辊机或多辊机的辊与辊速度的不同，将研磨料投入加料辊(后辊)和中辊之间的加料沟，二辊以不同速度内向旋转，部分研磨料进入加料缝并受到强大的剪切作用，通过加料缝，研磨料被分为两部分，一部分附加在加料辊上回到加料沟，另一部分由中辊带到中辊和前辊之间的刮漆缝，在此又一次受到更强大的剪切力作用。经过刮漆缝，研磨料又分成两部分，一部分由前辊带到刮处，落入刮漆盘，另一部分再回到加料沟，如此经几次循环，可达到分散的目的。但用三辊机或多辊机进行处理效率低，能耗高，满足不了大生产的需求。
    球磨分散：通过球磨机中磨球之间及磨球与缸体间相互滚撞作用，使接触钢球的粉体粒子被撞碎或磨碎，同时使混合物在球的空隙内受到高度湍动混合作用而被均匀地分散。
砂磨分散：砂磨是球磨的外延。只不过研磨介质是用微细的珠或砂。砂磨机可连续进料，纳米粉体的预混合浆通过圆筒时，在筒中受到激烈搅拌的砂粒所给予的猛烈的撞击和剪切作用，使得纳米氧化物能很好地分散在涂料中，分散后的浆离开砂粒研磨区通过出口筛，溢流排出，出口筛可挡住砂粒，并使其回到筒中。通过球磨机和砂磨机分散能取得较好的分散效果及物料细度，但球磨机和砂磨机同样无法避免处理效率低，能耗高的缺点。 

分散效果介绍：分散是至少两种不相容液体构成热力学不稳定体系，一种液体以球形单位分散在另一种液体中，所以分散越稳定分散效果越好。

从设备角度来分析，影响分散效果因素有以下几点：

1.分散头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次式要好）

2.分散头的剪切速率，（越大效果越好）

3.分散头的齿形结构（分为初齿、中齿、细齿、超细齿、越细齿效果越好）

4.物料在分散墙体的停留时间、分散时间（可以看作同等电机，流量越小效果越好）

5.循环次数（越多效果越好，到设备的期限就不能再好了。）

线速度的计算：

剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。

剪切速率 (s-1) =      v  速率 (m/s)   
               g 定-转子 间距 (m)

由上可知，剪切速率取决于以下因素：

转子的线速率

在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。 
IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm  

速率V=  3.14 X  D（转子直径）X 转速 RPM  /   60

 所以转速和分散头结构是影响分散的一个*重要因素，超高速分散均质分散机的高转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是*重要的

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