一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒的制备系统，制备系统至少包括第一细化设备以及改性设备，第一细化设备上开设有第一气流通道，第一气流通道被配置为允许第一外界气流能够以捕集位于第一细化设备内的经过至少一次细化后的反应原料的方式，筛分出反应原料中的彼此细化程度不同的第一部分原料和第二部分原料，第一外界气流继而将第一部分原料从第一细化设备的第一腔室扩散至第一细化设备的第二腔室，并使得第一部分原料能够借助于第一外界气流对其施加的气动力，以避免其在扩散过程中与第一细化设备的第一内壁相冲击接触而导致第一部分原料粘附至第一内壁的方式，进行至少一次筛分和/或回流。

A surface modified nano zirconia ceramic powder and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒及其制备方法
本专利技术涉及粉体
，尤其涉及一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒及其制备方法。
技术介绍
粉体表面改性方法是指改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性质的方法，主要有表面物理涂覆、化学包覆、无机沉淀包覆或薄膜、机械力化学、化学插层等。目前工业上粉体表面改性常用的方法主要有表面化学包覆改性法、沉淀反应改性法、机械化学改性法和复合法。由于超细粉体，尤其是纳米级粉体的粒径很小，表面能高，很容易发生团聚，形成二次粒子，无法表现出其受人青睐的表面积效应、体积效应及量子尺寸效应等。要解决超细粉体的团聚问题，提高其分散性、流变性，最有效的方法就是对粉体的表面进行改性处理。表面改性的目的包括：改善粉体粒子的分散性；改善耐久性，如耐药、耐光、耐热、耐候性等；提高颗粒表面活性；使颗粒表面产生新的物理、化学和力学性能及新的功能，从而提高粉体的附加值；改善粉体粒子与其他物质之间的相容性。超细粉体表面改性的机理是超细粉体表面与表面改性剂发生作用，改善粒子表面的可润湿性，增强粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易在有机化合物或水中分散。根据粒子与改性剂表面发生作用的方式，改性的机理可分为包覆改性、偶联改性等。包覆改性是用无机化合物或者有机化合物对粒子表面进行覆盖，对粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用，由于包覆物而产生了空间位阻斥力，使粒子再团聚十分困难，从而达到改性的目的。偶联改性是粒子表面发生化学偶联反应，两组分之间除了范德华力、氢键或配位键相互作用外，还有离子键或共价键的结合。粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。超细粉体表面改性的方法包括：表面吸附包覆法：利用物理或化学吸附原理使包覆材料均匀附着到被包覆对象上，形成连续完整的包覆层。选择的包覆材料大多是一些有机物质。液相包覆法：是指无机粉体颗粒表面沉积一层或几层氧化物或氢氧化物的盐类物质的一种表面改性方法，主要分为沉淀法、醇盐水解法、溶胶凝胶法和非均相凝固法。微胶囊法：胶囊化改性是在颗粒表面覆盖均质而且有一定厚度薄膜的一种表面改性方法。聚合物表面接枝改性方法：将聚合物长链接枝在粉体表面，而聚合物中含亲水基团的长链通过水化伸展在水介质中起立体屏障作用，这样，粉体在介质中的分散稳定除了依靠静电斥力外又依靠空间位阻，效果十分明显。机械力化学改性法：运用粉碎、摩擦等方法增强粒子表面活性，从而使分子晶格发生位移，内能增大，在外力的作用下，活性的粉末表面与其他物质发生反应、附着，达到表面改性的目的。高能改性法：是利用等离子体或辐射处理等引发聚合反应而实现改性的方法。超细粉体表面包覆改性的工艺设备主要发挥混合、分散以及表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面而产生良好的结合等作用。传统的粉体表面改性设备主要有重力混合器、高速混合机、高冷搅机组、开炼机、密炼机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。然而传统的粉体表面改性设备大多数为间歇式设备，存在混合效果差、能耗大、工人劳动强度高、粉尘污染严重等问题，及时是连续式设备如单、双螺杆挤出机也大多为直线运动式，存在升温速率慢、改性时间长、改性剂用量大、改性效果差等问题。专用粉体表面改性设备或复合式粉体连续改性系统主要有SLG型连续式粉体表面改性机和PSC型连续式粉体表面改机。表面改性设备的发展趋势是：在设备结构优化的基础上采用先进计算机技术和人工智能技术对主要参数和改性剂用量进行在线自动调控，以实现表面改性在颗粒表面的单分子层吸附、减少改性剂用量、稳定产品质量和方便操作。表面改性设备性能的优劣，不在其转速的高低或结构复杂与否，关键在于以下基本工艺特性：对粉体及表面改性剂的分散性；使粉体与表面改性剂的接触或作用的机会；改性温度和停留时间；单位产品能耗和磨耗；粉尘污染；设备的运转状态。公开号为CN107899712A的专利文件公开了一种固体原料粉碎装置及其使用方法，包括化学固体原料投放装置、化学固体原料粗磨装置、化学固体原料精磨装置、化学固体原料精磨装置及控制系统。本专利技术将固体原料经过化学固体原料投放装置中传送带对固体原料进行传输投放、化学固体原料粗磨装置在液氮环境下对固体原料粗磨、化学固体原料精磨装置在低温氮气环境下对固体原料精磨以及化学固体原料精磨装置对粉碎的固体原料回收，实现了固体原料在低温无氧环境下粉碎。一方面，现有技术中如上述专利文件所提供的固体原料粉碎装置，通常采用对压辊进行单次的初步粗磨，再在磨辊的碾压作用下进一步细磨的组合式粉碎方法，然而在上述过程中，一是由于在磨辊的碾压作用的下常常会导致其粉碎装置内粉体粘附至粉碎装置的内壁上，导致在打开粉碎装置的精磨下密封板时，粘附在粉碎装置内壁上的粉体无法被收集，并且长时间的研磨下将使得粘附在粉碎装置内壁上的残余粉体逐渐增多，占用了原本用来实现细磨效果的且位于磨辊与粉碎装置内壁之间的空隙空间，导致粗破碎后粉体难以到达要求的细磨体积/细磨粒径。另一方面，上述专利文件在粉碎装置内设置了视觉识别装置、传送带驱动装置、重力传感器、对辊破碎检测装置、距离调节装置、对辊破碎电机、粗磨冷却系统、传动装置、温度传感器、喷氮机构、温度控制系统、加热控温机构、磨辊驱动装置、精磨检测装置、精磨冷却系统等等，多个电子设备的总造价成本之高，并且上述大部分电子设备均需要设置在粉碎装置的内部，高速运作下的磨辊常常使得破碎的粉体四处溅射，极其容易冲击到电子设备而使其经受冲击震动或是污染到电子设备表面，并且磨辊常常出现会突发性振动影响粉碎效果且使得电子设备长期处于震动环境下，进而在使用其所提供的粉碎装置的过程中要求操作者必须多次打开粉碎装置进行处理或将损坏的电子设备进行更换或取出进行维护进一步地增大了该粉碎装置的运作成本和维护成本，不具备经济可行性。此外，上述专利文件所提供的粉碎装置实质上并不能保证其粉碎效率以及粉碎程度，尤其对于位于粉末含量高可视度低的粉碎装置内部的该视觉识别装置，根本无法起到其判断粉碎程度的作用，或是需要花费相当的时间来等待大量粉末沉积环境相对稳定后才能进行视觉识别，将直接导致其粉碎效率以及粉碎程度的降低。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
针对现有技术之不足，诸如现有技术中存在的在粉碎固体原料时装置内的残余粉体较多而导致细磨效率低且粉碎后粉体达不到要求的问题，本专利技术的专利技术人实践并对比了大量相关实验，证明了现有的在机械混合下添加足量助磨剂而增强固体原料颗粒的流动性的常规解决方案，由于不同工艺的粉磨系统、不同规格的磨机以及不同类型的原料均会直接影响助磨剂的适配性而无法控制其有效用量，尤其在过量助磨剂下将不可避免地降低粉体颗粒之间的流动性而达不到预期目标，也证明了现有的改进投料设备或研磨设备不仅会带来大量成本和不可控因素，并且纯机械粉碎方法将引起局部过热以及长时间施压及摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒的制备系统，/n所述制备系统至少包括用于细化反应原料的第一细化设备(1)以及用于对反应原料进行改性的改性设备(2)，/n其特征是，/n所述第一细化设备(1)上开设有第一气流通道(3)，其中，/n所述第一气流通道(3)被配置为允许第一外界气流能够以捕集位于第一细化设备(1)内的经过至少一次细化后的反应原料的方式，筛分出所述反应原料中的彼此细化程度不同的第一部分原料和第二部分原料，所述第一外界气流继而将所述第一部分原料从所述第一细化设备(1)的第一腔室(4)扩散至所述第一细化设备(1)的第二腔室(5)，/n所述第一外界气流同时尝试将所述第二部分原料从所述第一腔室(4)朝向靠近所述第二腔室(5)的方向扩散，以此所述第一细化设备(1)能够通过利用所述第一外界气流对彼此细化程度不同的部分原料以不同流动路径的方式同步进行细化处理，以将由所述第二腔室(5)导出的符合粒径筛分条件的反应原料输出至所述改性设备(2)进行改性。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面改性的纳米氧化锆陶瓷粉粒的制备系统，
所述制备系统至少包括用于细化反应原料的第一细化设备(1)以及用于对反应原料进行改性的改性设备(2)，
其特征是，
所述第一细化设备(1)上开设有第一气流通道(3)，其中，
所述第一气流通道(3)被配置为允许第一外界气流能够以捕集位于第一细化设备(1)内的经过至少一次细化后的反应原料的方式，筛分出所述反应原料中的彼此细化程度不同的第一部分原料和第二部分原料，所述第一外界气流继而将所述第一部分原料从所述第一细化设备(1)的第一腔室(4)扩散至所述第一细化设备(1)的第二腔室(5)，
所述第一外界气流同时尝试将所述第二部分原料从所述第一腔室(4)朝向靠近所述第二腔室(5)的方向扩散，以此所述第一细化设备(1)能够通过利用所述第一外界气流对彼此细化程度不同的部分原料以不同流动路径的方式同步进行细化处理，以将由所述第二腔室(5)导出的符合粒径筛分条件的反应原料输出至所述改性设备(2)进行改性。


2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征是，所述反应原料还包括粒径大小介于所述第一部分原料的粒径与所述第二部分原料的粒径之间的第三部分原料，其中，
所述第一气流通道(3)还被配置为允许所述第一外界气流借助于所述第二内壁对所述第一部分原料和/或所述第二部分原料进行筛分，以获得所述第三部分原料以及所述第二部分原料被筛分后得到的第四部分原料，并使得所述第三部分原料能够借助于外界输送泵的泵送作用沿第二气流通道(14)返回所述第二腔室(5)，继而在其自身重力作用下与所述反应原料和/或所述第四部分原料共同沿所述第一腔室(4)向下移动以进一步的细化，从而所述第一细化设备(1)能够以设备能量损耗最小化的方式对所述反应原料进行细化。


3.根据前述权利要求之一所述的制备系统，其特征是，所述第一细化设备(1)中设置有研磨平台(8)和至少一个研磨辊(9)，至少一个所述研磨辊(9)能够通过彼此动作配合的方式对位于所述研磨平台(8)上的且彼此流动路径不同的所述反应原料进行不同程度的细化，其中，
至少一个所述研磨辊(9)是按照彼此之间能够构成两端分别与所述第二腔室(5)和所述研磨平台(8)相贯通的原料流空间(10)的方式布置于所述第一细化设备(1)上，以使得所述反应原料、所述第三部分原料、所述第二部分原料被所述第一外界气流筛分后所得到的第四部分原料中的一个或几个能够通过该原料流空间(10)进入所述研磨平台(8)进行细化。


4.根据前述权利要求之一所述的制备系统，其特征是，所述第一细化设备(1)至少包括设备壳体(11)和悬空设置于所述设备壳体(11)上的漏斗状导入腔(12)，所述漏斗状导入腔(12)用于将反应原料的入口对准所述研磨平台(8)，所述漏斗状导入腔(12)的外壁为所述第一细化设备(1)的第二内壁，其中，
通过所述第一气流通道(3)的部分所述第一外界气流的流动路径至少包括所述漏斗状导入腔(12)的外壁的延伸方向，以此使得被所述第一外界气流所夹携的至少部分反应原料在所述流动路径的延伸方向上分别地转换为所述第一部分原料、所述第二部分原料、所述第三部分原料、所述第四部分原料中的一个或几个的组合。


5.根据前述权利要求之一所述的制备系统，其特征是，所述设备壳体(11)上与所述第二内壁相对应的位置处为所述第一细化设备(1)的第三内壁(13)，其中，
所述第一部分原料在被所述第一外界气流筛分后所得到的第四部分原料，在自身重力与由第一外界气流的分流提供的气动力所共同构成的合力作用下，以其避免被所述第一外界气流的主流再次夹携的方式沿所述第三内壁(13)进入第二气流通道(14)并借助于外界输送泵的泵送作用与位于第二气流通道(14)内的第二外界气流一起返回所述第二腔室(5)。


6.根据前述权利要求之一所述的制备系统，其特征是，所述制备系统至少包括设置于所述设备壳体(11)外部而与其内部相隔离的监测系统(16)，其中，
所述监测系统(16)被配置为通过设置于所述设备壳体(11)上的且两端分别与所述设备壳体(11)内外环境相连通的第三气流通道(15)，以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天舒，孔令兵，
申请(专利权)人：南京赛诺特斯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32