改性后的粉體在噴霧干燥過程中是否會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚,主要取決于改性工藝的有效性、噴霧干燥參數(shù)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(lián)劑:通過引入表面活性劑(如Tween 20、PVA)或偶聯(lián)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(tuán)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(dāng)或熱分解不充分,反而會(huì)導(dǎo)致顆粒粘連或自蔓延反應(yīng),加劇團(tuán)聚。
2. 噴霧干燥工藝的影響
干燥溫度與時(shí)間:若干燥溫度不足(如低于180℃)或停留時(shí)間過短,可能導(dǎo)致未完全分解的中間產(chǎn)物吸潮,形成硬團(tuán)聚。而高溫(280-480℃)和足夠的干燥時(shí)間(>5秒)可促進(jìn)顆粒完全干燥,減少后續(xù)團(tuán)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(shè)計(jì)可增強(qiáng)熱交換效率,進(jìn)一步降低團(tuán)聚風(fēng)險(xiǎn)。
3. 粉體特性與后處理
納米級(jí)粉體的特殊性:納米粉體因高比表面積更易團(tuán)聚,即使改性后仍需結(jié)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(jié)或二次團(tuán)聚。
4. 實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)
工藝參數(shù)波動(dòng):生產(chǎn)過程中若進(jìn)料速度、固含量、鼓風(fēng)速度等參數(shù)控制不當(dāng),可能導(dǎo)致顆粒分布不均或碎片增多,進(jìn)而引發(fā)團(tuán)聚。
環(huán)境因素:濕度較高時(shí),未完全干燥的粉體易通過液橋作用吸附水分,形成軟團(tuán)聚。
改性后的粉體在噴霧干燥后仍可能發(fā)生團(tuán)聚,但可通過以下措施顯著降低風(fēng)險(xiǎn):
1、優(yōu)化改性劑:選擇與粉體相容性好的表面活性劑或偶聯(lián)劑,并嚴(yán)格控制添加量。
2、精準(zhǔn)控制干燥參數(shù):確保溫度、時(shí)間、霧化效果等參數(shù)匹配粉體特性。
3、結(jié)合后處理技術(shù):必要時(shí)引入熱處理、球磨或表面包覆(如ALD技術(shù))以增強(qiáng)分散穩(wěn)定性。