氣相二氧化硅樹(shù)脂復(fù)合材料分散機(jī)中應(yīng)用
氣相二氧化硅是極其重要的高科技超微細(xì)無(wú)機(jī)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(qiáng)，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*的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)*特性，有著不可取代的作用。氣相二氧化硅俗稱(chēng)"超微細(xì)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(bǔ)強(qiáng)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(jí)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(diǎn)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*重視。
樹(shù)脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，但近年來(lái)材料界和國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)樹(shù)脂基材料使用性能的要求越來(lái)越高，如何合成高性能的樹(shù)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(wèn)世，為樹(shù)脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機(jī)遇，為傳統(tǒng)樹(shù)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(shù)脂材料中，完*達(dá)到*樹(shù)脂基材料性能的目的。
1、提高強(qiáng)度和延伸率。環(huán)氧樹(shù)脂是基本的樹(shù)脂材料，把氣相二氧化硅添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，在結(jié)構(gòu)上*不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，粗晶SiO2一般作為補(bǔ)強(qiáng)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(diǎn)，使它表現(xiàn)出*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(shí)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(shù)脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅度提高。
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(shù)脂中，有利于拉成絲。由于氣相二氧化硅的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使材料的耐磨性大大增強(qiáng)。
3、抗老化性能。環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料使用過(guò)程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)是抗老化性能差，其原因主要是太陽(yáng)輻射的280-400nm波段的紫外線(xiàn)中、長(zhǎng)波作用，它對(duì)樹(shù)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(shù)脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相二氧化硅可以強(qiáng)烈地反射紫外線(xiàn)，加入到環(huán)氧樹(shù)脂中可大大減少紫外線(xiàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的降解作用，從而達(dá)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(jī)或多輥機(jī)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(jìn)入加料縫并受到強(qiáng)大的剪切作用，通過(guò)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(qiáng)大的剪切力作用。經(jīng)過(guò)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(pán)，另一部分再回到加料溝，如此經(jīng)幾次循環(huán)，可達(dá)到分散的目的。但用三輥機(jī)或多輥機(jī)進(jìn)行處理效率低，能耗高，滿(mǎn)足不了大生產(chǎn)的需求。
球磨分散：通過(guò)球磨機(jī)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(shí)使混合物在球的空隙內(nèi)受到高度湍動(dòng)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(guò)研磨介質(zhì)是用微細(xì)的珠或砂。砂磨機(jī)可連續(xù)進(jìn)料，納米粉體的預(yù)混合漿通過(guò)圓筒時(shí)，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(kāi)砂粒研磨區(qū)通過(guò)出口篩，溢流排出，出口篩可擋住砂粒，并使其回到筒中。通過(guò)球磨機(jī)和砂磨機(jī)分散能取得較好的分散效果及物料細(xì)度，但球磨機(jī)和砂磨機(jī)同樣無(wú)法避免處理效率低，能耗高的缺點(diǎn)。
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。
氣相二氧化硅樹(shù)脂復(fù)合材料分散機(jī)
從設(shè)備角度來(lái)分析，影響分散效果因素有以下幾點(diǎn)：
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(xì)齒、超細(xì)齒、越細(xì)齒效果越好）
4.物料在分散墻體的停留時(shí)間、分散時(shí)間（可以看作同等電機(jī)，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(xiàn)速度的計(jì)算：
剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)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(xiàn)速率
在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。
ZKE 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(gè)重要因素，超高速分散均質(zhì)分散機(jī)的高轉(zhuǎn)速和剪切率對(duì)于獲得超細(xì)微懸浮液是重要的
