中国粉体网讯 第六届粉体表面改性及包覆技术高级研修班目前正火热报名中，经常接到大家对于改性相关的问题咨询，特选出一些有代表性或有难度的问题和大家一起探讨！
客户咨询：
我们产品超细活性碳酸钙（立磨2500目）加硬脂酸经连续式活化机活化后，出来的粉是很松散的，但经打好包装袋送去库存叠放后受压过，再送到客户那里抽粉检查活化率，粉样经常团聚，比重重新沉降下来，造成了活化度低的玩象，请问有什么好的分散剂可以解决问题？
粉体二次团聚是指超细粉体在制备、储存或处理过程中，一次颗粒再次聚集形成更大团聚体的现象，这会影响粉体的分散性、流动性及使用性能。以下从团聚机理、影响因素到具体解决方法进行详细说明：
一、粉体二次团聚的机理与影响因素
1. 团聚机理
范德华力与库仑力：超细粉体表面原子 / 分子数量多，表面能高，颗粒间范德华引力显著；若颗粒带电，静电吸引力也会促进团聚。
氢键与表面羟基：粉体表面的羟基（-OH）易通过氢键形成桥接，如水分子吸附时会加剧这一过程。
毛细管力：潮湿环境中，颗粒间的液桥会产生毛细管压力，促使颗粒聚集。
晶格匹配与表面活性：晶体结构相似的颗粒表面易通过原子配位形成团聚。
2. 关键影响因素
粉体自身性质：粒径越小、比表面积越大，团聚倾向越强；表面缺陷多、结晶度低的粉体更易团聚。
制备工艺：干燥过程（如喷雾干燥、冷冻干燥）中的溶剂挥发速度、温度梯度会导致颗粒碰撞团聚；研磨或分散过程中若能量不足，无法打破团聚体。
环境条件：湿度、温度变化会影响表面吸附水层厚度，进而改变颗粒间作用力；储存时的振动、压力也可能诱发二次团聚。
二、解决粉体二次团聚的具体方法
（一）表面改性处理
通过改变粉体表面性质，降低表面能或引入排斥力，是抑制团聚的核心手段。
表面包覆改性
无机包覆：利用溶胶 - 凝胶法、沉积法等在颗粒表面包覆一层氧化物（如 SiO₂、TiO₂）或氢氧化物，形成物理屏障，阻隔颗粒间直接接触。例如，SiO₂包覆纳米 TiO₂可显著降低团聚度。
有机包覆：使用表面活性剂（如硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠）、偶联剂（硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂）或聚合物（聚乙烯醇、聚丙烯酸）吸附或接枝到颗粒表面，通过空间位阻效应或静电排斥作用防止团聚。如硅烷偶联剂处理纳米 Al₂O₃，可使其在有机溶剂中分散性显著提升。
表面化学修饰
通过化学反应在颗粒表面引入极性基团（如羧基、氨基），增强表面亲水性或电荷密度，利用静电排斥（如调节 pH 至等电点以外）减少团聚。例如，用氨基硅烷修饰纳米 ZnO，使其表面带正电荷，在水溶液中因静电排斥而分散。
（二）优化制备与处理工艺
分散工艺改进
机械分散：采用高能球磨、砂磨机、超声波分散等手段，通过机械力打破已形成的团聚体。例如，超声波分散利用空化效应产生局部高压，可有效分散纳米粉体，但需注意控制时间以防颗粒细化过度。
溶剂置换与共沸蒸馏：将水相体系中的粉体转移至低表面张力的有机溶剂（如乙醇、丙酮）中，减少毛细管力作用；共沸蒸馏法通过加热使溶剂与水形成共沸物蒸出，避免干燥时液桥收缩导致的团聚，常用于纳米粉体的干燥处理。
干燥工艺优化
喷雾干燥：控制进风温度、雾化速度和溶剂类型，使颗粒在干燥过程中快速固化，减少碰撞团聚。例如，纳米陶瓷粉体采用喷雾干燥时，添加分散剂并调节进风温度至物料玻璃化转变温度以上，可获得流动性好的球形颗粒。
冷冻干燥：将悬浮液先冷冻成固态，再真空升华除去溶剂，避免常规干燥中的液桥作用，适用于高附加值纳米粉体（如纳米催化剂）的制备。
烧结工艺调控
在粉体烧结过程中，通过低温烧结、微波烧结或添加烧结助剂（如 Li⁺、Mg²⁺）降低烧结温度，减少高温下颗粒的界面扩散和团聚。例如，纳米 ZrO₂陶瓷添加 Y₂O₃作为稳定剂，可在较低温度下烧结，保持颗粒分散性。
（三）环境与储存控制
湿度与气氛控制
储存时保持环境干燥（湿度＜40% RH），避免粉体表面吸附水分形成液桥；对于易氧化的粉体（如纳米金属粉体），可在惰性气氛（如 N₂、Ar）中储存，防止表面氧化加剧团聚。
包装与运输优化
采用真空包装或充惰性气体包装，减少粉体与空气接触；运输过程中避免剧烈振动，防止团聚体因机械力作用再次聚集。
（四）复合粉体设计
将不同性质的粉体复合（如无机 - 有机复合、金属 - 陶瓷复合），利用各组分间的协同效应抑制团聚。例如，纳米 SiO₂与聚合物复合形成核壳结构，聚合物外壳提供空间位阻，减少 SiO₂颗粒间的相互作用。
三、典型应用场景与案例
锂电池正极材料（如 LiCoO₂）：制备过程中通过 LiAlO₂包覆表面，结合喷雾干燥工艺，可减少二次团聚，提升材料的压实密度和电化学性能。
纳米 TiO₂光催化剂：用钛酸酯偶联剂处理后，在乙醇 - 水混合溶剂中超声分散，再经冷冻干燥，可获得高分散性的粉体，提高光催化效率。
电子陶瓷粉体（如 BaTiO₃）：采用溶胶 - 凝胶法制备时，添加聚丙烯酸作为分散剂，调节 pH 至弱碱性（pH=8-9），利用静电排斥和空间位阻双重作用抑制团聚，确保烧结后陶瓷的介电性能。
四、总结与注意事项
解决粉体二次团聚需从 “降低表面能、增强排斥力、优化工艺条件” 三方面入手，根据粉体特性（如成分、粒径、应用场景）选择合适的方法组合。例如，纳米金属粉体更适合表面有机包覆 + 惰性气氛储存，而陶瓷粉体则可通过无机包覆 + 烧结助剂调控实现分散。此外，需注意表面改性剂的用量（通常为粉体质量的 1%-5%）和工艺参数（如温度、时间）的优化，避免过度改性影响粉体原有性能。实际应用中，可通过粒度分析（激光粒度仪）、扫描电镜（SEM）观察颗粒形貌、比表面积测试（BET）等手段评估团聚改善效果，不断调整工艺方案。
