改性后的粉體在噴霧干燥過程中是否會出現團聚,主要取決于改性工藝的有效性、噴霧干燥參數的控制以及粉體本身的特性。以下從不同角度分析:
1. 改性助劑的作用與局限性
表面活性劑與偶聯劑:通過引入表面活性劑(如Tween 20、PVA)或偶聯劑(硅烷、鈦酸酯類),可降低粉體表面能,減少顆粒間的范德華力和氫鍵作用,從而抑制團聚。例如,改性后粉體可能形成均勻球形顆粒(如3Y-B粉末),分散性顯著提升。
物理屏障與分散效果:大分子改性劑(如PEG)可能在噴霧干燥過程中形成物理屏障,但若用量不當或熱分解不充分,反而會導致顆粒粘連或自蔓延反應,加劇團聚。
2. 噴霧干燥工藝的影響
干燥溫度與時間:若干燥溫度不足(如低于180℃)或停留時間過短,可能導致未完全分解的中間產物吸潮,形成硬團聚。而高溫(280-480℃)和足夠的干燥時間(>5秒)可促進顆粒完全干燥,減少后續團聚。
霧化效果與顆粒形貌:良好的霧化效果(如離心式噴嘴)能生成粒度分布窄的球形顆粒,而逆流式干燥塔設計可增強熱交換效率,進一步降低團聚風險。
3. 粉體特性與后處理
納米級粉體的特殊性:納米粉體因高比表面積更易團聚,即使改性后仍需結合超聲波處理或高能球磨等物理分散手段,但需注意這些方法可能僅提供短期分散效果。
后處理工藝:噴霧干燥后的粉體若需高溫煅燒(如Al?O?在1050-1250℃熱處理),需控制溫度以避免顆粒燒結或二次團聚。
4. 實際應用中的挑戰
工藝參數波動:生產過程中若進料速度、固含量、鼓風速度等參數控制不當,可能導致顆粒分布不均或碎片增多,進而引發團聚。
環境因素:濕度較高時,未完全干燥的粉體易通過液橋作用吸附水分,形成軟團聚。
改性后的粉體在噴霧干燥后仍可能發生團聚,但可通過以下措施顯著降低風險:
1、優化改性劑:選擇與粉體相容性好的表面活性劑或偶聯劑,并嚴格控制添加量。
2、精準控制干燥參數:確保溫度、時間、霧化效果等參數匹配粉體特性。
3、結合后處理技術:必要時引入熱處理、球磨或表面包覆(如ALD技術)以增強分散穩定性。