表面活性劑在材料工程中的應(yīng)用

李新明+段家寶+李常勝

摘要：文章主要分析了工程中所要運用到的粉體材料在處理過程添加表面活性劑使其產(chǎn)生了改性的作用，并對其在粉碎過程、機(jī)械合金化以及其他材料的運用進(jìn)行分析，以對相關(guān)人士提供一點借鑒。

關(guān)鍵詞：粉體材料；表面活性劑；材料工程

中圖分類號：TQ423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0029-02

表面活性劑在工程中被廣泛的使用是由于其具有比較特殊的性能，比如滲透性、抗靜電性、潤濕性、增溶性等性能，人們在日常的工作和生活中也能隨處可見表面活性劑的運用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各個行業(yè)對工程材料的要求日益提高，加上各項尖端技術(shù)的產(chǎn)生和運用，市場對于高性能和高附加值材料的需求日益增大，工程材料也越來越受到人們的重視。在新技術(shù)、新工藝、新方法的創(chuàng)新和運用中，表面活性劑被人們運用到了工程材料中，并作為一種輔助的添加劑，對材料改性作用比較明顯，也備受人們的重視和使用。

1 表面活性劑在機(jī)械合金化中的運用研究

機(jī)械合金化技術(shù)是目前材料工程中一門發(fā)展速度很快的領(lǐng)域，通過碾磨的方式將金屬元素形成粉末，將這些金屬粉末放在特定的機(jī)械設(shè)備中攪拌均勻，使其充分發(fā)生物理變化，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。金屬元素材料表面會產(chǎn)生一定的活性，這些活性一方面因物理變化形成，一方面因化學(xué)反應(yīng)形成。在對金屬元素進(jìn)行碾磨過程中應(yīng)加入相應(yīng)的催化劑以保證其合金化反應(yīng)順利完成，形成金屬化合物，通常情況下，這種金屬化合物會呈現(xiàn)非晶體狀態(tài)，并且不會應(yīng)周圍外界環(huán)境變化而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。例如Mg-Al系列，該體系就是因為兩者間的冷焊作用比較明顯，極大的阻礙了合金化，利用表面活性劑分子的性能和特點使兩者間的冷焊作用產(chǎn)生很大的抑制效果，從而確保了兩者的合金化。下圖就是等量的Al與Mg粉末混合經(jīng)過了長達(dá)160小時碾磨，加入了一定量的烷基三甲基銨鹽型表面活性劑和未加入烷基三甲基銨鹽型表面活性劑碾磨粉料的X射線衍射圖：

通過對圖1進(jìn)行分析可知，沒有加入烷基三甲基銨鹽時，金屬化合物的非晶體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，其表面活性劑成分含量非常高，加入烷基三甲基銨后，金屬化合物非晶體結(jié)構(gòu)的表面活性劑會逐漸演變?yōu)轱柡凸倘荏w。

（a）未添加 （b）添加

圖1 表面活生劑對Al-Mg混合料球磨產(chǎn)物的影響

2 表面活性劑在粉碎粉體顆粒中的應(yīng)用分析

（a）未添加 （b）添加后

圖2 表面活生劑對水泥球磨過程的影響

目前的材料部門或工業(yè)部門對無機(jī)粉料進(jìn)行科學(xué)研究時往往采用的手段是對無機(jī)粉料進(jìn)行球磨，然后得到粒度分布較窄或者是超細(xì)的粉末，粉碎本身也是一個可逆的過程，大顆粒粉碎為小顆粒，小顆粒也能聚結(jié)形成大顆粒，當(dāng)這兩個過程達(dá)到一個平衡時，即粉碎和聚結(jié)的速度達(dá)到平衡時，這時我們稱為粉碎平衡，在粉碎的過程中，如何能夠促使粉碎的速度大于聚結(jié)的速度，或者采取措施抑制顆粒的聚結(jié)，能夠在一定程度上提高粉碎的效率與減少顆粒極限尺寸。如果在無機(jī)粉料中加入適量的表面活性劑，可以有效的避免顆粒聚結(jié)，也可以降低顆粒的表面自由能，從而使粉碎的效果提高，并且表面活性劑還具有中和磨球上所帶的靜電的作用，使顆粒的粘附現(xiàn)象減少，也能有效的避免顆粒聚結(jié)。下圖是硅酸鹽水泥在粉磨過程中加入了表面活性劑和未加入表面活性劑粉碎時間和比表面積間的曲線圖：

通過對上圖分析可知，在沒有加入活性劑時，金屬元素粉末在機(jī)械攪拌過程中并不會發(fā)生巨大的結(jié)構(gòu)變化，其表面積會超過0.3m2/g，加入活性劑后，金屬元素粉末的結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)會被打破，表面積也會有所降低。由此可見，活性劑對金屬元素粉末結(jié)構(gòu)的影響很大。

3 表面活性劑在無機(jī)鹽粉料防結(jié)塊的應(yīng)用分析

目前有些采用化學(xué)法和電解法得到的無機(jī)鹽粉料，比如硝酸鈉的粉料，在存放期間，該類無機(jī)鹽粉料往往都會產(chǎn)生結(jié)塊的現(xiàn)象，不利于使用。現(xiàn)在國內(nèi)外通常使用的防結(jié)手段就是采用表面活性劑，通過該手段取得了比較好的成果。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)基具有雙重的特點，一是親水基，二是疏水基，這雙重特點在水溶液中具有兩個基本的作用，一是膠團(tuán)化作用，二是降低與吸附表面張力作用。在無機(jī)鹽結(jié)晶溶液中加入一定量的表面活性劑，在無機(jī)鹽晶核出現(xiàn)的時候表面活性劑就能吸附在固液界面上，從而在晶核上形成一層活性劑分子膜，從而防止無機(jī)鹽粉料進(jìn)一步的結(jié)塊，與此同時，活性劑能夠降低溶液表面張力，使得固液的接觸角降低，從而減弱顆粒粘結(jié)力，進(jìn)而減少結(jié)塊的現(xiàn)象。

4 表面活性劑在濕化學(xué)法制備精細(xì)陶瓷粉末中應(yīng)用分析

在陶瓷領(lǐng)域，陶瓷工作者或相關(guān)人士越來越關(guān)注如何采取有效的措施來控制微粉團(tuán)聚狀態(tài)，并且制出受控團(tuán)聚狀態(tài)的超細(xì)粉末，特別是利用濕化學(xué)制備出超精細(xì)的陶瓷粉末。在該領(lǐng)域中，用添加表面活性劑的方法來進(jìn)行對微粉團(tuán)聚狀態(tài)進(jìn)行控制，從而改善顆粒分散就是目前一種效果很明顯的制作手段，它的控制原理主要是利用了它自身的靜電斥力和空間位障都很穩(wěn)定這個特性。在制備陶瓷粉末時，研究人員應(yīng)采用濕化學(xué)法制備方法，當(dāng)非離子大分子出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化時，其表面會出現(xiàn)多個沉淀顆粒，這些顆粒會殘留在非離子結(jié)構(gòu)中，形成保護(hù)膜，這些保護(hù)膜可以有效控制膠粒的侵蝕和靠近，并且還可以提高整個非離子分子之間的內(nèi)聚力，降低其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度。采用濕化學(xué)制備方法可以精準(zhǔn)測量出氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑的容量，并通過相應(yīng)的控制措施，有效改善其分子分散性，通過合成法，不僅可以提升氧化鋁的燒結(jié)效率，還可以提高制備合成效率，并有效控制氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑容量，調(diào)整氣孔分布。

5 表面活性劑在無機(jī)粉料表面改性應(yīng)用分析

目前無機(jī)粉料表面改性是材料領(lǐng)域中最值得探討和關(guān)注的話題之一，這是由于無機(jī)粉料的比表面積較大，對無機(jī)粉料的表面進(jìn)行改性會直接改變粉料的性能，而性能的改變可以使無機(jī)粉料應(yīng)用在各個領(lǐng)域，這種改性試驗對無機(jī)粉料結(jié)構(gòu)性能的提高具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用，如在碳化硅中加入相應(yīng)的無機(jī)粉料，可以增加碳化硅粉末結(jié)構(gòu)上表面活性劑的含量，形成二氧化硅薄膜，和其他薄膜作用相同，這些薄膜可以輕松阻斷陽光對碳化硅表面結(jié)構(gòu)的侵蝕。使得粉料具有遮斷可見光、紫外線及紅外線等作用，并且在水溶液中的分散性能也很高，該種粉料應(yīng)用在化妝品領(lǐng)域中可以取得很好的成果。

6 結(jié)語

在工程材料領(lǐng)域中，表面活性劑的運用是比較廣泛的，這主要是由于表面活性劑的性能比較特殊，在機(jī)械合金化領(lǐng)域中可以極大的抑制冷焊的情況，對合金化的控制作用也比較明顯，還能夠充當(dāng)助磨劑，在無機(jī)粉料表面改性上的運用也比較廣泛，再加上在無機(jī)鹽粉料防結(jié)中起到防結(jié)塊的作用，使得表面活性劑在工程材料領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位，它的廣泛運用對粉料或者粉料合成體的性能都具有積極的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉少友，唐文華，楊紅蕓，等.表面活性劑對鋁摻

雜二氧化鈦粉體材料微結(jié)構(gòu)與光催化性能的調(diào)控

[J].精細(xì)化工，2013，12（12）：1359-1365.

[2] 韓世巖.松香基雙子表面活性劑合成及納米材料制

備[D].東北林業(yè)大學(xué)，2012.

[3] 宋金梅，張玉秀，朱書全，等.表面活性劑在電池

材料中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代化工，2011，11（1）：

28-31.

[4] 王旗威，耿兵，張爐青，等.十二氟庚基磷酸單

酯氟碳表面活性劑的復(fù)配[J].精細(xì)化工，2011，10

（4）：347-349.

[5] 富潔琪，張建敏，馮夢婷，等.高分子表面活性劑

的合成[J].廣州化工，2011，10（22）：33-36.

[6] 黃應(yīng)欽，程曉玲，白曉軍，等.石油降解菌和生物

表面活性劑在水體石油污染生物修復(fù)中的應(yīng)用及機(jī)

理研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，11

（23）：189-193.

作者簡介：李新明（1992—），男，湖北人，大連理工大學(xué)學(xué)生。

摘要：文章主要分析了工程中所要運用到的粉體材料在處理過程添加表面活性劑使其產(chǎn)生了改性的作用，并對其在粉碎過程、機(jī)械合金化以及其他材料的運用進(jìn)行分析，以對相關(guān)人士提供一點借鑒。

關(guān)鍵詞：粉體材料；表面活性劑；材料工程

中圖分類號：TQ423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0029-02

表面活性劑在工程中被廣泛的使用是由于其具有比較特殊的性能，比如滲透性、抗靜電性、潤濕性、增溶性等性能，人們在日常的工作和生活中也能隨處可見表面活性劑的運用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各個行業(yè)對工程材料的要求日益提高，加上各項尖端技術(shù)的產(chǎn)生和運用，市場對于高性能和高附加值材料的需求日益增大，工程材料也越來越受到人們的重視。在新技術(shù)、新工藝、新方法的創(chuàng)新和運用中，表面活性劑被人們運用到了工程材料中，并作為一種輔助的添加劑，對材料改性作用比較明顯，也備受人們的重視和使用。

1 表面活性劑在機(jī)械合金化中的運用研究

機(jī)械合金化技術(shù)是目前材料工程中一門發(fā)展速度很快的領(lǐng)域，通過碾磨的方式將金屬元素形成粉末，將這些金屬粉末放在特定的機(jī)械設(shè)備中攪拌均勻，使其充分發(fā)生物理變化，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。金屬元素材料表面會產(chǎn)生一定的活性，這些活性一方面因物理變化形成，一方面因化學(xué)反應(yīng)形成。在對金屬元素進(jìn)行碾磨過程中應(yīng)加入相應(yīng)的催化劑以保證其合金化反應(yīng)順利完成，形成金屬化合物，通常情況下，這種金屬化合物會呈現(xiàn)非晶體狀態(tài)，并且不會應(yīng)周圍外界環(huán)境變化而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。例如Mg-Al系列，該體系就是因為兩者間的冷焊作用比較明顯，極大的阻礙了合金化，利用表面活性劑分子的性能和特點使兩者間的冷焊作用產(chǎn)生很大的抑制效果，從而確保了兩者的合金化。下圖就是等量的Al與Mg粉末混合經(jīng)過了長達(dá)160小時碾磨，加入了一定量的烷基三甲基銨鹽型表面活性劑和未加入烷基三甲基銨鹽型表面活性劑碾磨粉料的X射線衍射圖：

通過對圖1進(jìn)行分析可知，沒有加入烷基三甲基銨鹽時，金屬化合物的非晶體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，其表面活性劑成分含量非常高，加入烷基三甲基銨后，金屬化合物非晶體結(jié)構(gòu)的表面活性劑會逐漸演變?yōu)轱柡凸倘荏w。

（a）未添加 （b）添加

圖1 表面活生劑對Al-Mg混合料球磨產(chǎn)物的影響

2 表面活性劑在粉碎粉體顆粒中的應(yīng)用分析

（a）未添加 （b）添加后

圖2 表面活生劑對水泥球磨過程的影響

目前的材料部門或工業(yè)部門對無機(jī)粉料進(jìn)行科學(xué)研究時往往采用的手段是對無機(jī)粉料進(jìn)行球磨，然后得到粒度分布較窄或者是超細(xì)的粉末，粉碎本身也是一個可逆的過程，大顆粒粉碎為小顆粒，小顆粒也能聚結(jié)形成大顆粒，當(dāng)這兩個過程達(dá)到一個平衡時，即粉碎和聚結(jié)的速度達(dá)到平衡時，這時我們稱為粉碎平衡，在粉碎的過程中，如何能夠促使粉碎的速度大于聚結(jié)的速度，或者采取措施抑制顆粒的聚結(jié)，能夠在一定程度上提高粉碎的效率與減少顆粒極限尺寸。如果在無機(jī)粉料中加入適量的表面活性劑，可以有效的避免顆粒聚結(jié)，也可以降低顆粒的表面自由能，從而使粉碎的效果提高，并且表面活性劑還具有中和磨球上所帶的靜電的作用，使顆粒的粘附現(xiàn)象減少，也能有效的避免顆粒聚結(jié)。下圖是硅酸鹽水泥在粉磨過程中加入了表面活性劑和未加入表面活性劑粉碎時間和比表面積間的曲線圖：

通過對上圖分析可知，在沒有加入活性劑時，金屬元素粉末在機(jī)械攪拌過程中并不會發(fā)生巨大的結(jié)構(gòu)變化，其表面積會超過0.3m2/g，加入活性劑后，金屬元素粉末的結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)會被打破，表面積也會有所降低。由此可見，活性劑對金屬元素粉末結(jié)構(gòu)的影響很大。

3 表面活性劑在無機(jī)鹽粉料防結(jié)塊的應(yīng)用分析

目前有些采用化學(xué)法和電解法得到的無機(jī)鹽粉料，比如硝酸鈉的粉料，在存放期間，該類無機(jī)鹽粉料往往都會產(chǎn)生結(jié)塊的現(xiàn)象，不利于使用。現(xiàn)在國內(nèi)外通常使用的防結(jié)手段就是采用表面活性劑，通過該手段取得了比較好的成果。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)基具有雙重的特點，一是親水基，二是疏水基，這雙重特點在水溶液中具有兩個基本的作用，一是膠團(tuán)化作用，二是降低與吸附表面張力作用。在無機(jī)鹽結(jié)晶溶液中加入一定量的表面活性劑，在無機(jī)鹽晶核出現(xiàn)的時候表面活性劑就能吸附在固液界面上，從而在晶核上形成一層活性劑分子膜，從而防止無機(jī)鹽粉料進(jìn)一步的結(jié)塊，與此同時，活性劑能夠降低溶液表面張力，使得固液的接觸角降低，從而減弱顆粒粘結(jié)力，進(jìn)而減少結(jié)塊的現(xiàn)象。

4 表面活性劑在濕化學(xué)法制備精細(xì)陶瓷粉末中應(yīng)用分析

在陶瓷領(lǐng)域，陶瓷工作者或相關(guān)人士越來越關(guān)注如何采取有效的措施來控制微粉團(tuán)聚狀態(tài)，并且制出受控團(tuán)聚狀態(tài)的超細(xì)粉末，特別是利用濕化學(xué)制備出超精細(xì)的陶瓷粉末。在該領(lǐng)域中，用添加表面活性劑的方法來進(jìn)行對微粉團(tuán)聚狀態(tài)進(jìn)行控制，從而改善顆粒分散就是目前一種效果很明顯的制作手段，它的控制原理主要是利用了它自身的靜電斥力和空間位障都很穩(wěn)定這個特性。在制備陶瓷粉末時，研究人員應(yīng)采用濕化學(xué)法制備方法，當(dāng)非離子大分子出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化時，其表面會出現(xiàn)多個沉淀顆粒，這些顆粒會殘留在非離子結(jié)構(gòu)中，形成保護(hù)膜，這些保護(hù)膜可以有效控制膠粒的侵蝕和靠近，并且還可以提高整個非離子分子之間的內(nèi)聚力，降低其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度。采用濕化學(xué)制備方法可以精準(zhǔn)測量出氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑的容量，并通過相應(yīng)的控制措施，有效改善其分子分散性，通過合成法，不僅可以提升氧化鋁的燒結(jié)效率，還可以提高制備合成效率，并有效控制氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑容量，調(diào)整氣孔分布。

5 表面活性劑在無機(jī)粉料表面改性應(yīng)用分析

目前無機(jī)粉料表面改性是材料領(lǐng)域中最值得探討和關(guān)注的話題之一，這是由于無機(jī)粉料的比表面積較大，對無機(jī)粉料的表面進(jìn)行改性會直接改變粉料的性能，而性能的改變可以使無機(jī)粉料應(yīng)用在各個領(lǐng)域，這種改性試驗對無機(jī)粉料結(jié)構(gòu)性能的提高具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用，如在碳化硅中加入相應(yīng)的無機(jī)粉料，可以增加碳化硅粉末結(jié)構(gòu)上表面活性劑的含量，形成二氧化硅薄膜，和其他薄膜作用相同，這些薄膜可以輕松阻斷陽光對碳化硅表面結(jié)構(gòu)的侵蝕。使得粉料具有遮斷可見光、紫外線及紅外線等作用，并且在水溶液中的分散性能也很高，該種粉料應(yīng)用在化妝品領(lǐng)域中可以取得很好的成果。

6 結(jié)語

在工程材料領(lǐng)域中，表面活性劑的運用是比較廣泛的，這主要是由于表面活性劑的性能比較特殊，在機(jī)械合金化領(lǐng)域中可以極大的抑制冷焊的情況，對合金化的控制作用也比較明顯，還能夠充當(dāng)助磨劑，在無機(jī)粉料表面改性上的運用也比較廣泛，再加上在無機(jī)鹽粉料防結(jié)中起到防結(jié)塊的作用，使得表面活性劑在工程材料領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位，它的廣泛運用對粉料或者粉料合成體的性能都具有積極的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉少友，唐文華，楊紅蕓，等.表面活性劑對鋁摻

雜二氧化鈦粉體材料微結(jié)構(gòu)與光催化性能的調(diào)控

[J].精細(xì)化工，2013，12（12）：1359-1365.

[2] 韓世巖.松香基雙子表面活性劑合成及納米材料制

備[D].東北林業(yè)大學(xué)，2012.

[3] 宋金梅，張玉秀，朱書全，等.表面活性劑在電池

材料中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代化工，2011，11（1）：

28-31.

[4] 王旗威，耿兵，張爐青，等.十二氟庚基磷酸單

酯氟碳表面活性劑的復(fù)配[J].精細(xì)化工，2011，10

（4）：347-349.

[5] 富潔琪，張建敏，馮夢婷，等.高分子表面活性劑

的合成[J].廣州化工，2011，10（22）：33-36.

[6] 黃應(yīng)欽，程曉玲，白曉軍，等.石油降解菌和生物

表面活性劑在水體石油污染生物修復(fù)中的應(yīng)用及機(jī)

理研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，11

（23）：189-193.

作者簡介：李新明（1992—），男，湖北人，大連理工大學(xué)學(xué)生。

摘要：文章主要分析了工程中所要運用到的粉體材料在處理過程添加表面活性劑使其產(chǎn)生了改性的作用，并對其在粉碎過程、機(jī)械合金化以及其他材料的運用進(jìn)行分析，以對相關(guān)人士提供一點借鑒。

關(guān)鍵詞：粉體材料；表面活性劑；材料工程

中圖分類號：TQ423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0029-02

表面活性劑在工程中被廣泛的使用是由于其具有比較特殊的性能，比如滲透性、抗靜電性、潤濕性、增溶性等性能，人們在日常的工作和生活中也能隨處可見表面活性劑的運用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各個行業(yè)對工程材料的要求日益提高，加上各項尖端技術(shù)的產(chǎn)生和運用，市場對于高性能和高附加值材料的需求日益增大，工程材料也越來越受到人們的重視。在新技術(shù)、新工藝、新方法的創(chuàng)新和運用中，表面活性劑被人們運用到了工程材料中，并作為一種輔助的添加劑，對材料改性作用比較明顯，也備受人們的重視和使用。

1 表面活性劑在機(jī)械合金化中的運用研究

機(jī)械合金化技術(shù)是目前材料工程中一門發(fā)展速度很快的領(lǐng)域，通過碾磨的方式將金屬元素形成粉末，將這些金屬粉末放在特定的機(jī)械設(shè)備中攪拌均勻，使其充分發(fā)生物理變化，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。金屬元素材料表面會產(chǎn)生一定的活性，這些活性一方面因物理變化形成，一方面因化學(xué)反應(yīng)形成。在對金屬元素進(jìn)行碾磨過程中應(yīng)加入相應(yīng)的催化劑以保證其合金化反應(yīng)順利完成，形成金屬化合物，通常情況下，這種金屬化合物會呈現(xiàn)非晶體狀態(tài)，并且不會應(yīng)周圍外界環(huán)境變化而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。例如Mg-Al系列，該體系就是因為兩者間的冷焊作用比較明顯，極大的阻礙了合金化，利用表面活性劑分子的性能和特點使兩者間的冷焊作用產(chǎn)生很大的抑制效果，從而確保了兩者的合金化。下圖就是等量的Al與Mg粉末混合經(jīng)過了長達(dá)160小時碾磨，加入了一定量的烷基三甲基銨鹽型表面活性劑和未加入烷基三甲基銨鹽型表面活性劑碾磨粉料的X射線衍射圖：

通過對圖1進(jìn)行分析可知，沒有加入烷基三甲基銨鹽時，金屬化合物的非晶體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，其表面活性劑成分含量非常高，加入烷基三甲基銨后，金屬化合物非晶體結(jié)構(gòu)的表面活性劑會逐漸演變?yōu)轱柡凸倘荏w。

（a）未添加 （b）添加

圖1 表面活生劑對Al-Mg混合料球磨產(chǎn)物的影響

2 表面活性劑在粉碎粉體顆粒中的應(yīng)用分析

（a）未添加 （b）添加后

圖2 表面活生劑對水泥球磨過程的影響

目前的材料部門或工業(yè)部門對無機(jī)粉料進(jìn)行科學(xué)研究時往往采用的手段是對無機(jī)粉料進(jìn)行球磨，然后得到粒度分布較窄或者是超細(xì)的粉末，粉碎本身也是一個可逆的過程，大顆粒粉碎為小顆粒，小顆粒也能聚結(jié)形成大顆粒，當(dāng)這兩個過程達(dá)到一個平衡時，即粉碎和聚結(jié)的速度達(dá)到平衡時，這時我們稱為粉碎平衡，在粉碎的過程中，如何能夠促使粉碎的速度大于聚結(jié)的速度，或者采取措施抑制顆粒的聚結(jié)，能夠在一定程度上提高粉碎的效率與減少顆粒極限尺寸。如果在無機(jī)粉料中加入適量的表面活性劑，可以有效的避免顆粒聚結(jié)，也可以降低顆粒的表面自由能，從而使粉碎的效果提高，并且表面活性劑還具有中和磨球上所帶的靜電的作用，使顆粒的粘附現(xiàn)象減少，也能有效的避免顆粒聚結(jié)。下圖是硅酸鹽水泥在粉磨過程中加入了表面活性劑和未加入表面活性劑粉碎時間和比表面積間的曲線圖：

通過對上圖分析可知，在沒有加入活性劑時，金屬元素粉末在機(jī)械攪拌過程中并不會發(fā)生巨大的結(jié)構(gòu)變化，其表面積會超過0.3m2/g，加入活性劑后，金屬元素粉末的結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)會被打破，表面積也會有所降低。由此可見，活性劑對金屬元素粉末結(jié)構(gòu)的影響很大。

3 表面活性劑在無機(jī)鹽粉料防結(jié)塊的應(yīng)用分析

目前有些采用化學(xué)法和電解法得到的無機(jī)鹽粉料，比如硝酸鈉的粉料，在存放期間，該類無機(jī)鹽粉料往往都會產(chǎn)生結(jié)塊的現(xiàn)象，不利于使用?，F(xiàn)在國內(nèi)外通常使用的防結(jié)手段就是采用表面活性劑，通過該手段取得了比較好的成果。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)基具有雙重的特點，一是親水基，二是疏水基，這雙重特點在水溶液中具有兩個基本的作用，一是膠團(tuán)化作用，二是降低與吸附表面張力作用。在無機(jī)鹽結(jié)晶溶液中加入一定量的表面活性劑，在無機(jī)鹽晶核出現(xiàn)的時候表面活性劑就能吸附在固液界面上，從而在晶核上形成一層活性劑分子膜，從而防止無機(jī)鹽粉料進(jìn)一步的結(jié)塊，與此同時，活性劑能夠降低溶液表面張力，使得固液的接觸角降低，從而減弱顆粒粘結(jié)力，進(jìn)而減少結(jié)塊的現(xiàn)象。

4 表面活性劑在濕化學(xué)法制備精細(xì)陶瓷粉末中應(yīng)用分析

在陶瓷領(lǐng)域，陶瓷工作者或相關(guān)人士越來越關(guān)注如何采取有效的措施來控制微粉團(tuán)聚狀態(tài)，并且制出受控團(tuán)聚狀態(tài)的超細(xì)粉末，特別是利用濕化學(xué)制備出超精細(xì)的陶瓷粉末。在該領(lǐng)域中，用添加表面活性劑的方法來進(jìn)行對微粉團(tuán)聚狀態(tài)進(jìn)行控制，從而改善顆粒分散就是目前一種效果很明顯的制作手段，它的控制原理主要是利用了它自身的靜電斥力和空間位障都很穩(wěn)定這個特性。在制備陶瓷粉末時，研究人員應(yīng)采用濕化學(xué)法制備方法，當(dāng)非離子大分子出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化時，其表面會出現(xiàn)多個沉淀顆粒，這些顆粒會殘留在非離子結(jié)構(gòu)中，形成保護(hù)膜，這些保護(hù)膜可以有效控制膠粒的侵蝕和靠近，并且還可以提高整個非離子分子之間的內(nèi)聚力，降低其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度。采用濕化學(xué)制備方法可以精準(zhǔn)測量出氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑的容量，并通過相應(yīng)的控制措施，有效改善其分子分散性，通過合成法，不僅可以提升氧化鋁的燒結(jié)效率，還可以提高制備合成效率，并有效控制氧化鋁粉末結(jié)構(gòu)表面活性劑容量，調(diào)整氣孔分布。

5 表面活性劑在無機(jī)粉料表面改性應(yīng)用分析

目前無機(jī)粉料表面改性是材料領(lǐng)域中最值得探討和關(guān)注的話題之一，這是由于無機(jī)粉料的比表面積較大，對無機(jī)粉料的表面進(jìn)行改性會直接改變粉料的性能，而性能的改變可以使無機(jī)粉料應(yīng)用在各個領(lǐng)域，這種改性試驗對無機(jī)粉料結(jié)構(gòu)性能的提高具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用，如在碳化硅中加入相應(yīng)的無機(jī)粉料，可以增加碳化硅粉末結(jié)構(gòu)上表面活性劑的含量，形成二氧化硅薄膜，和其他薄膜作用相同，這些薄膜可以輕松阻斷陽光對碳化硅表面結(jié)構(gòu)的侵蝕。使得粉料具有遮斷可見光、紫外線及紅外線等作用，并且在水溶液中的分散性能也很高，該種粉料應(yīng)用在化妝品領(lǐng)域中可以取得很好的成果。

6 結(jié)語

在工程材料領(lǐng)域中，表面活性劑的運用是比較廣泛的，這主要是由于表面活性劑的性能比較特殊，在機(jī)械合金化領(lǐng)域中可以極大的抑制冷焊的情況，對合金化的控制作用也比較明顯，還能夠充當(dāng)助磨劑，在無機(jī)粉料表面改性上的運用也比較廣泛，再加上在無機(jī)鹽粉料防結(jié)中起到防結(jié)塊的作用，使得表面活性劑在工程材料領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位，它的廣泛運用對粉料或者粉料合成體的性能都具有積極的影響。

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作者簡介：李新明（1992—），男，湖北人，大連理工大學(xué)學(xué)生。