表面改性工艺与改性设备之间紧密相连,效率高的改性工艺离不开性能优越的设备。要选择合适的设备,首先需要深入了解其构造、工作原理及适用范围。

在工业领域,表面改性设备大致可分为两类:

第一类设备来源于化工、塑料、粉碎及分散等行业,包括用于干法改性的高速加热混合机、冲击式粉体改性机和卧式桨叶混合机,及用于湿法改性的反应釜与可控温反应罐。

第二类设备则专门针对粉体表面改性,主要包括连续式粉体表面改性机等。这一分类有助于更好地理解不同设备在表面改性过程中的作用与应用。

1、高速加热式混合机

主要由旋转式盖体、混合反应锅、导流板、搅拌系统、排料装置、驱动电机及支撑机座等核心部件组成。适用于间歇式的批量粉体表面改性,具备灵活的处理时长,适合于中规模和小规模批次粉体的表面化学包覆改性以及实验室开发改性剂配方的试验探究。

2、连续式粉体表面改性机

连续式粉体表面改性机的主要构成部分涵盖温度计、出料口、进风口、风管、主机、进料口、计量泵以及喂料机等等。系统配置通常涵盖给料装置、改性剂计量添加装置、旋风集料器和布袋收尘器等核心设备。

该设备适合大规模连续生产多种表面有机化学包覆的无机粉体,如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、钛白粉、白炭黑、高岭土和滑石粉等无机活性填料或颜料。它既能与干法制粉工艺(如超细粉碎工艺)结合,也可独立运行,用于各种超细粉体的表面改性及纳米粉体的解团聚和表面处理。

3、冲击式表面改性机

该主机系统包括转子、定子和循环回路等组成部分,集成了混合机、计量给料装置、高速气流冲击式表面改性机、产品收集系统和控制装置等模块,形成了完整的工艺流程。

该系统不仅适用于粉体的表面化学包覆、胶囊化、机械化学改性和粒子球形化处理,还能进行“微米/微米”及“纳米/微米”级别粉体的复合加工。它能处理无机物、有机物和金属等多种物料,应用范围广泛,并可实现快速干式处理。

4、卧式桨叶混合机

卧式桨叶混合机的显著特点是其卧式筒体结构和单轴多桨叶设计,是一种间歇式粉体表面改性设备。设备由传动系统、主轴、筒体、端盖等核心部件构成,主要用于轻质和重质碳酸钙的表面改性处理。该设备有A型和B型两种版本,其中A型使用导热油作为加热介质,B型则采用水蒸气。

5、涡轮磨

涡轮磨是一种用于干法表面改性的设备,利用涡流效应提升改性剂与粉体之间的接触与混合效率。该设备主要由机座、驱动系统、粉碎腔、间隙调节装置以及进、出料口等部分构成。其独特之处在于在超细研磨过程中产生的热量(约50~60℃),将粉碎后的超细粉体传输至涡轮磨中,并精确添加预先加热至融化状态的硬脂酸作为改性剂,从而实现连续的表面改性过程。

该系统通常与加热和给药系统一起使用,涡轮磨能够形成完整的粉体表面改性系统,目前主要应用于超细重质碳酸钙生产线的表面改性,较少单独用于粉体表面改性。

6、湿法表面改性设备

当前常用的湿法表面改性设备主要包括可控温反应罐和反应釜,借助液体介质进行反应来对粉体进行改性。这类设备的筒体一般采用带有夹套的双层构造,在夹套中能够通入蒸汽或者导热油当作加热介质。

另外,相对简易的改性罐也能够采用电加热的方式。用于粉体表面化学包覆和沉淀包膜改性的反应罐或反应釜一般无需承受高压,只需具备控温、料浆分散及耐酸、碱腐蚀的基本功能,结构较为简单。

总之,表面改性设备的性能不只是由转速或结构复杂性决定,而是在于其对粉体及改性剂出色的分散能力、灵活的温度与停留时间调控、低单位能耗与磨损、少量的粉尘排放、稳定的运行以及高水平的自动化控制,以降低生产成本并提升管理效率。

来源:中国粉体技术网

6大类粉体表面改性设备及特点