粉体的表面物理化学性质
粉体的定义
粉体的制备方法-------机械法和化学合成法一、粉体的定义：粉体是大量颗粒的集合体，即颗粒群，又称为粉末；颗粒是小尺寸物资的通称，其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小，从厘米级到纳米级不等，又称为粒子；颗粒是粉体的组成单元，是研究粉体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成，是大量颗粒的宏观表现，其性质取决于各颗粒，并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎，可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体，适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中，大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂，经破碎成为许多小块、小颗粒，进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前，固体受外力作用，先发生可恢复原形的弹性变形，当外力达到弹性极限时，固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段；当塑性变形达到极限时，固体开裂，被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。
观察固体破坏时的断面的形状可知，固体在压应力的作用下被压裂，或是在剪应力的作用下产生滑移，或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程，所使用的外力可以是各能量产生的机械力；粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的，是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同，可将粉碎分为破碎与粉磨；破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程，粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械：按照主要作用力的类型（压应力、剪应力）和排料粒度，可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械；粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械；排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等；粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
氧化铝的微观形貌及特点
氧化OH本的5种wwm其应用简述粉体的形貌结构特征包括：粉体的形状、化学组成、内外表面积、体积和表面缺陷等, 它们一起决定了粉体的综合物理化学性能。
氧化铝粉体的微观形貌有以下几种。
1、片状氧化铝粉体片状的氧化铝粉体由于其特殊的二维平面结构，具有良好的附着力、显著的屏蔽效应与反射光线的能力，同时具有耐酸碱性、耐高温、硬度高、熔点高、导热性高和电阻率高等很多优良的性能。
粒径较小、分散性良好的片状氧化铝粉体可以广泛应用于颜料、涂料、荧光粉原料、化妆品、汽车面漆、汕墨及磨料等诸多领域。
据了解，片状氧化铝还可以成功地用作聚合物的填料，以增强其热导率。
氧化铝的热导率比有机聚合物高很多，在聚合物中添加一定量的片状氧化铝，就可以形成氧化铝网络，该网络能够把大部分热量传过。
用这种聚合物一陶瓷复合材料制备的电子元件的寿命可以大大提高。
另外，将氧化铝片晶作为第二相增韧剂加入到氧化铝陶瓷中，可以起到有效增加裂纹反射和桥联的作用，对提高陶瓷的断裂韧性有明显的效果，克服了一般氧化铝陶瓷机械性能较低而制约其更加广泛应用的不足。
因此，片状氧化铝粉体有着广阔的发展前景。
2、球形氧化铝粉体球形氧化铝粉体可以作为多孔AI2O3的支撑体，所形成的孔的形状规则，易于使支撑体整体均匀化。
就a-A12O3粉体而言，分散的球形微粒具有良好的压制成型和烧结特性，对于制得高质量的陶瓷制品极为有利。
3、中空球形氧化铝粉体对于中空球形的粉体，其各个颗粒上有无数的小孔，使得这种颗粒具有比较大的比表面积，而催化剂载体的一个很重要的要求就是要有大的比表面积，所以这种产品可以作为一种优良的催化剂载体。
喷雾干燥法是制备中空球形氧化铝粉体的有效方法之一，近年来己经得到了越来越多的重视。
在喷雾干燥的干燥塔中，一粒浆滴被喷枪喷出去，在一定高度落下来，这个过程中它被干燥了。
由于高温，浆料表面迅速干燥，表面的粘合剂和微粉颗粒合在一起形成一硬壳，封闭了球体表面，而内部水分继续迅速气化，形成球内气压。
超细粉体概念与特性
超细粉体的概念世界化工网_任何固态物质都占有相应的空间,并且具有一定的形状和大小,即具有一定的体积.通常我们所说的粉末或细颗粒,一般是指大小为1mm一下的固态物质.当固态颗粒的粒径在0.1~10μm之间时,可称为微细颗粒,或称为亚超细颗粒/而当粒径达到0.1μm以下时,则称为超细颗粒.因此,超细粉体材料即指粒径在1~100nm范围内介于院子,分子与宏观物体之间的粉体材料.超细颗粒按其大小可以分为三个档次:大超细颗粒:粒径在0.1~0.01μm之间;中超细颗粒:粒径在0.01~0.002μm之间;小超细颗粒:粒径在0.002μm以下;超细粉体的特性超细粉体是介于大块物质和院子或分子之间的中间物质,是处于原子簇和宏观物体交接的区域.从微观和宏观的观点看.它即不是典型的微观系统,也不是典型的宏观系统,是介于二者之间的介观系统.它具有一些列新异的物理化学特征.这里涉及到体相材料中所忽略的活根本不具有的基本物理化学问题.由于超细粉体保持了原有物质的化学性质,而在热力学上又是不稳定的,所以对它们的研究与开发,是了解微观世界如何过渡到宏观世界的关键.随着研究手段,特别是电子显微镜的迅速发展,使得可以清楚的看到超细颗粒的大小和形状,对超细粉体的研究更加深入了.超细颗粒具有熔点低,化学活跃性高,磁性强,热传导性，对电磁波一场吸收等特性，使它具有广阔的应用前景。
超细颗粒的直径越小，其熔点的降低越显著。
例如，块状银的熔点是900℃，而银的超细颗粒的熔点可降至100℃以下，能溶于热水；块状金的熔点为1064℃，而粒径为0.002μm的超细金粉其熔点仅为327℃.超细粉体的熔点低使得在较低的温度下可以对金属,合金或化合物的粉末进行烧结,制造各种机械部件.这样不仅能节省能耗,降低制造工艺的难度,更重要的是可以得到性能优异的部件.如高熔点材料WC,SiC,BN,Si3N4 等作为结构材料,其制造工艺需要高温烧结,当使用超细颗粒时,就可以再很低的温度下进行,并且不需要添加剂就可以获得高密度烧结体.这对高性能无机结构材料的广泛应用提供了更具现实意义的制造工艺.超细颗粒具有很高的化学活性.这是由于它的直径越小,其总表面积就越大,表面能相应增加,使其化学活性增大.据此特性可作为高校催化剂,用于火箭固体燃料的助燃添加剂.研究表明,以超细颗粒Ni和Cu-Zn合金为主要成分制成的催化剂,在有机物加氢方面的效率是传统催化剂效率的10倍;在固体火箭燃料中,加入不到1%重量的超细铝粉和镍粉,每克然老的燃烧热量可增加一倍左右.超细颗粒有其特有的光学性质.超细颗粒准过的金属完全失去了金属光泽,颗粒的粒度越小,越细,呈现的黑色越深.这是由于超细颗粒金属对光波的完全吸收而造成的.这一特性除了在太阳能利用中作为光吸收材料外,还可以利用其对红外线的吸收,用作热线型检测器的涂料等等.若将超细颗粒状的三氧化二铁于硬脂酸锌分散剂一起添加到聚苯乙烯树脂中制成薄膜,对可见光具有很好的透光性,而对紫外线又具有良好的吸收性,将其添加到塑料中,可制成防紫外光的透明塑料容器,其透明度比褐色玻璃优越得多;将其添加到食品包装袋中,能保护食品不受紫外光作用,使其有效延长保鲜期.超细颗粒的另一特征是具有很强的磁性,使他们在磁性材料中的应用得到了迅速的发展.含有γ-Fe2O3或CrO2的磁粉以及用作超细颗粒的金属研制出的超高密度的磁性录音带盒录像带,将其录密度是以往的10倍,并具有较好的稳定性.他们的应用范围尚在不断的扩大,在新型液态胶状磁流体材料,机械密封,扬声器等方面都得到了应用.超细颗粒在催化,低温烧结,复合材料,磁性信息材料,新功能材料,隧道功能,医药及生物工程方面都得到了应用,并取得了非常令人满意的结果.可以预料,超细颗粒材料将成为21世纪的重要新型功能材料.对超细粉体的研究,已有四五十年的历史,它与塑料,橡胶工业发展密切相关.最初的研究仅限于白炭黑和碳酸钙作为塑料,橡胶的填充材料,随着研究的不断深入,不在是单纯的填充料.20世纪80年代对纳米材料的研究得到了迅速的发展,人们不断发现超细粉体材料的一些新的特性,为超细粉体的研究和应用开闭了一个新的前景广阔的领域.。
第三章 纳米粉体的分散
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第三章 第1节
超声分散机理
❖ 气泡可重新溶解于气体中，也可上浮并消失，也 可能脱离超声场的共振相位而溃陷。
❖ 这种空化气泡在液体介质中产生、溃陷或消失的 现象，就是空化作用
❖ 空化作用会产生局部的高温高压，并产生巨大的 冲击力和微射流，纳米粉体在其作用下，表面能 被削弱，从而实现对纳米粉体的分散作用
采用电位滴定法确定离解度随pH的变化
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第三章 第3节
❖ 实验步骤
1、在聚合物酸溶液中加几滴HNO3，pH值调至2.5 2、加入KNO3电解质以维持其离子强度，用标准NaOH溶液
滴定至pH＝12.5，记录pH值随NaOH加入量的变化 3、滴定空白曲线：相同离子强度不含聚合物酸的溶液用相
δ0
ZrO2
pH值 ❖ 当pH<4时，聚丙烯酸（PAA）
粉体工程及设备(2)
教学内容 （１）干压成型设备 （２）等静压压制成型 （３）半干压成型设备 重点和难点 重点：陶瓷成型方法、机械设备和原理 难点：成型方法与应力分布的关系
三、几点说明
１、制定本大纲的依据 依据材料科学与工程专业的 ２０１０ 培养方案的要求而编写的。 ２、本课程与前后课程的联系 本课程的教学在学生修完机械设计基础、材料工程基础、物理化学、材 料科学基础、认识实习等课程以后进行。本课程的后继课程：设计概论和毕 业论文（设计） ３、考核方式 考核方式：笔试，闭卷；Ａ、Ｂ、Ｃ卷或试卷库，考试时数２h。 成绩评定：平时 ３０％、期末 ７０％。 ４、教材及主要参考书目 ［１］张长森主编，粉体技术及设备，上海：华东理工大学出版社，２００７。 ［２］谢洪勇编著，粉体力学与工程，北京：化学工业出版社，２００３。 ［３］卢寿慈主编，粉体技术手册，北京：化学工业出版社，２００４。 ［４］陶珍东、郑少华主编，粉体工程与设备，北京：化学工业出版社，２００３。 ［５］郑水林，粉体表面改性，北京：中国建筑工业出版，２００３。
概述、构造、工作原理及应用，选型计算 （２）斗式提升机 构造、工作原理及应用，选型计算 （３）气力输送机 构造、工作原理及应用 重点和难点 重点：构造，选型计算 难点：选型计算 ６ 加料机械 教学目的 学生通过本章的学习，掌握加料机械的工作原理、结构、性能及应用 教学内容 （１）加料机的构造， （２）电磁加料机的工作原理、构造及应用 （３）螺旋加料机的构造、性能及应用 （４）电磁振动加料机，回转加料机，其它加料机 重点和难点 重点：常见加料机的工作原理、构造及应用 ７ 收尘设备 教学目的 学生通过本章的学习，掌握收尘效率的计算和收尘设备的评价指标，掌 握常用收尘设备的工作原理、构造、性能与应用，能够进行选型和设计计算 教学内容 （１）概述 收尘的意义，收尘效率，收尘器分类，收尘设备的评价指标 （２）旋风收尘器 基本旋风收尘器的种类结构，旋风收尘器的流场与收尘过程，旋风收尘 器的捕集分离原理，旋风收尘器的压力损失，几种常用的旋风收尘器，影响 旋风收尘器工作性能的因素，选型计算。 （３）袋式收尘器 袋式收尘器的工作原理、构造与类型，主要参数确定，电收尘器性能与 应用，） （４）其它种类的收尘器 水收尘器，超声波收尘器，收尘器的组合 （５）收尘系统及设计计算 收尘系统选择，吸尘罩及风管设计 重点和难点 重点：收尘效率、收尘设备的评价指标、收尘的选型计算，
粉体的定义详解
粉体的制备方法-------机械法和化学合成法一、粉体的定义：粉体是大量颗粒的集合体，即颗粒群，又称为粉末；颗粒是小尺寸物资的通称，其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小，从厘米级到纳米级不等，又称为粒子；颗粒是粉体的组成单元，是研究粉体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成，是大量颗粒的宏观表现，其性质取决于各颗粒，并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎，可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体，适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中，大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂，经破碎成为许多小块、小颗粒，进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前，固体受外力作用，先发生可恢复原形的弹性变形，当外力达到弹性极限时，固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段；当塑性变形达到极限时，固体开裂，被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。
观察固体破坏时的断面的形状可知，固体在压应力的作用下被压裂，或是在剪应力的作用下产生滑移，或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程，所使用的外力可以是各能量产生的机械力；粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的，是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同，可将粉碎分为破碎与粉磨；破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程，粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械：按照主要作用力的类型（压应力、剪应力）和排料粒度，可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械；粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械；排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等；粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
关于粉体的基础知识(一)
关于粉体的基础知识（一）喷雾干燥不仅是一项干燥工艺，而且，也是一种制备粉体的工艺方法。
粉体产品的后期分析与测试，也是验证喷雾干燥工艺过程是否合理的重要依据。
因此，喷物干燥工艺与粉体科学是密不可分的，下面就介绍一下关于粉体的一些基本概念。
一、什么是粉体粉体是无数个细小颗粒的集合，它是固体物质的一种特殊形式。
通常，我们将粉体做如下分类：近些年，关于纳米粉体(材料)的概念在国内外十分流行，其定义在各个领域也不完全一致。
广义的定义是指其颗粒三维尺寸中至少一维处于纳米尺寸时，即是纳米粉体（材料）。
但是如果从严格的材料物理学角度来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸，都在100nm以下。
因此，严格的定义，应是1nm~100nm之间的颗粒，才是真正意义的纳米粉体（材料）。
实验型喷雾干燥机所制备的粉体粒径范围，根据物料和工艺参数的不同，一般在1~50μm之间，通常最小可制备出1~3μm左右的颗粒。
如图（1）所示，是用L-117实验室微型喷雾干燥二、粉体的组成单元------颗粒颗粒是具有一定尺寸和形状的微小物体，是组成粉体的单元。
其最基本的特征就是大小。
我们经常会提到一个颗粒的重要指标，那就是粒径，即直径。
这里我要强调，只有对于严格的球形颗粒，才有真实的、唯一的直径。
而在喷雾干燥工艺中，由于物料和工艺参数的不同，产品形状各异，例如：实心球状、空心球状、圆盘状、碎裂状，以及无规则（表面塌陷、突起等）的近似球体等。
而对于非球形颗粒，则很难用单一的粒径参数来对其描述。
为了便于理解，我们以图（2）所示的一个圆柱体颗粒为例，介绍一下目前粒径的几种表示方式：三、粉体的组成形式------颗粒群由许多粒度分散、大小不连续的颗粒所组成的集合体，称为颗粒群。
喷雾干燥方法所制备的粉体，实际上就是一个庞大的颗粒群。
而在这些颗粒群中，除了对单一颗粒大小进行表述外，众多颗粒大小的均匀性如何，也是我们十分关注的指标。
如何表述粉体的粒度分布状况呢？我们通常会描述出一系列不同粒径颗粒分别占粉体总量的百分比，这就是粒度分布。
粉体在气体中的凝聚和分散
THE END
谢谢。继续睡吧，孩子们。。。
静电力
•电位差产 生的静电 力 • 库仑力 • 镜像力
• 大家一定还记得这个 人吧，解救了材料系 万千纠结普物于水深 火热之中学子的于明 章老师。。 • 下面就要用到普物来 推导（大家记得这个 人就行了，记不得公 式就算了。。。）
• 电位差产生 的静电力 Fed • 库仑力Fec • 镜像力Fem
固桥力
• 固桥力对于粉体凝聚也是不可忽略的因素 之一，它使颗粒产生刚性凝聚。但是通常 较难计算，而是由实验测定。
总结（书上148面，谢谢。。）
• • 粒间引力是聚团的根源 粉体在空气中具有强烈的团聚倾向， 其聚团的根源是粒间存在着强烈的 吸引力。粒间范德华力是长程力， 有效距离可达50nm。其次由是 粉体在空气中极易受潮吸水，产生 液体力。此外还有磁吸引力，固体 架桥力等。其中液桥力、范德华力 和静电力这三种引力对于粉体在空 气中的聚团行为是最为重要的。 图给出了范德华力、静电力和液桥 力的最大值与粒径的关系。可以看 出，粉体的聚团主要是液桥力造成 的。而在干燥条件，则是由范德华 力引起的。还可以看出静电力比液 桥力和范德华力小得多。
Flb = −(0.7 ~ 0.9)πσDp
Flb = − 2πσ D p
对非亲水性颗粒间及非亲水器壁间液桥力
• 对表面非亲水(θ≠0） lb 的等径球形颗粒间液 桥力 • 对表面非亲水（θ≠0） 的球形颗粒与器壁间 的液桥力 Flb =
F = −πσD p cos θ
−2πσD p cos θ
这里的θ学过《表面物理化学》应该知道。。。
取向力
• 存在于极性分子之间。由于极性分子具有电性的 偶极，因此，当两个极性分子相互靠近时，同极 相斥，异极相吸。分子将产生相对的转动，分子 转动的过程叫取向。在已取向的分子之间，由于 静电引力而互相吸引。将由于固有偶极（永久偶 极）的取向而产生的静电作用力称为取向力 （orientation force）。 • 理论研究表明，取向力与分子偶极矩的平方成正 比，与绝对温度成反比，与分子间距离的七次方 成反比。
粉体力学
• 液体中颗粒的分散——超声调控 液体中颗粒的分散 超声调控
–超声调控是把需要处理的工业悬浮液置于超声场 超声调控是把需要处理的工业悬浮液置于超声场 控制恰当的超声频率及作用时间， 中，控制恰当的超声频率及作用时间，使颗粒充分 分散。 分散。 –超声分散主要是由超声频率和颗粒粒度的相互关 超声分散主要是由超声频率和颗粒粒度的相互关 系决定的。其作用主要在两个方面： 系决定的。其作用主要在两个方面：
1.4.4 颗粒间的静电力
当介质为不良导体（如空气） 当介质为不良导体（如空气）时，浮 游或流动的固体颗粒( 游或流动的固体颗粒(如合成树脂粉末 、淀粉)或纤维往往由于互相撞击和磨 淀粉) 擦（如研磨、喷雾法等操作过程中） 如研磨、喷雾法等操作过程中） 或由于放射性照射以及高压静电场等 作用（主要指气态离子的扩散作用） 作用（主要指气态离子的扩散作用） 产生静电荷。 产生静电荷。 对于两个分开且带有异号静电荷各 库仑单位） 为q1和q2（库仑单位）的两个直径 都为D 都为D的球形颗粒间的引力为
Fint er CO = mg
1-134
颗粒的团聚和分散
• 团聚 颗粒在气相或液相中，颗粒间的作用力远 颗粒在气相或液相中， 大于颗粒的重力而形成聚合状态。 大于颗粒的重力而形成聚合状态。
– 改善颗粒的流动性、避免粉尘、易于包装等 改善颗粒的流动性、避免粉尘、 – 如混合操作等的困难
• 分散 颗粒间互不相干自由运动的状态。 颗粒间互不相干自由运动的状态。
固-液-气三相界面张力平衡时
– θ=00，称为完全润湿或铺展； 称为完全润湿或铺展； – 00<θ<900，固体能为液体所润湿 – 900<θ<1800，固体不为液体所润湿 水银/玻璃 水银 玻璃
名词解释(打印)
固相反应：高温下的固体和固体之间发生的表面离子互相交换的反应。
沉降末速：矿粒沉降的最初阶段，由于介质阻力很小，矿粒在重力作用下作加速沉降。
随着沉降速度的加快，介质阻力增加，矿粒沉降加速度随之减小，最后加速度就减小到零。
此时矿粒就以一定的速度沉降，这个速度叫沉降末速。
等降比：粒度较小的大密度粒子d3与粒度较大的小密度粒子d1，若以相同的速度沉降，则d1和d3称为等降颗粒，d1/d3＝L，称为等降比。
品位：指矿物原料及选矿产品中有用成分含量的质量百分比。
产率：指产品质量与原矿质量之比的百分数。
选矿比：指原矿质量与精矿质量之比。
它表示选出1t精矿需处理几吨原矿。
富矿比：指精矿品位和原矿品位之比。
它表示精矿中有用成分含量比原矿中有用成分含量提高的倍数。
回收率：我们把原矿或给矿中所含被回收的有用成分在精矿中回收的质量百分数称为回收率，以此来评价该有用成分的回收程度。
选别效率：我们用精矿中有用成分回收率与脉石回收率之差来衡量选别作业效果的好坏。
感应时间：矿物与气泡接触，水化膜变薄、破裂并实现附着的整个时间，称黏着时间或感应时间。
磁流体：指某种能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。
原级颗粒：（一次颗粒）最先形成粉体物料的颗粒。
是构成粉体的最小单元，且形状各异。
聚集体颗粒：（二次颗粒）由许多原级颗粒靠某种化学力与其表面相连而堆积起来。
凝聚体颗粒：（三次颗粒）由原级颗粒或聚集体颗粒或两者混合物，通过比较弱的附着力结合在一起的疏松的颗粒群。
絮凝体颗粒：液固分散体系中，由于颗粒之间的各种物理力，迫使颗粒松散地结合在一起，所形成的粒子群。
球形度：一个与待测的颗粒体积相等的球形体的表面积与该颗粒的表面积之比。
容积密度：在一定填充状态下，单位填充体积的粉体质量，亦称表观密度，单位为kg/m3。
填充率：在一定填充状态下，颗粒体积占粉体体积的比率。
空隙率：空隙体积占粉体填充体积的比率。