Sự khác biệt về lực kết dính giữa các loại bột khác nhau là do loại và cường độ của lực giữa các hạt (lực van der Waals, lực mao dẫn, lực tĩnh điện, v.v.) và các yếu tố ảnh hưởng cốt lõi của nó bao gồm kích thước hạt, độ nhám bề mặt, độ ẩm và tính chất vật liệu, dẫn đến lực kết dính có thể trải rộng trên nhiều bậc độ lớn (từ 10 ⁻⁶ N đến 10 ⁻¹ N). Sự khác biệt này có thể được mô tả một cách định lượng thông qua chỉ số đặc trưng tổng hợp, sức căng bề mặt và mô hình hiệu chỉnh độ nhám.
Kích thước hạt: 5um là ranh giới quan trọng cho cường độ lực kết dính
Bột siêu mịn có kích thước hạt nhỏ hơn 5um có chỉ số đặc tính kết tụ tăng đáng kể do diện tích bề mặt riêng lớn và lực van der Waals chiếm ưu thế lực kết dính. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng khi đường kính hạt giảm từ 10 μm xuống 2 μm, số kết tụ (tỷ lệ lực tương tác của hạt với trọng lực) có thể tăng lên ba bậc độ lớn, dẫn đến bột chuyển từ trạng thái "dòng chảy tự do" sang trạng thái "tích tụ mạnh".
Ví dụ, sự gắn kết củanano titan dioxide(kích thước hạt ~ 20nm) gấp hơn 100 lần so với titan dioxide có kích thước micromet, do tỷ lệ nguyên tử tiếp xúc trên bề mặt hạt mịn cao và tương tác giữa các phân tử mạnh hơn. Đối với bột có kích thước hạt lớn hơn 5 μm, lực hấp dẫn vượt quá lực van der Waals và lực kết dính chủ yếu được xác định bằng lực cắn và ma sát cơ học. Chỉ số đặc tính kết tụ gần bằng 1 và khả năng lưu chuyển tốt.
Độ nhám bề mặt: “chất khử kết dính” cho bột khô
Lực kết dính của các hạt có bề mặt nhẵn chủ yếu đến từ sự tương tác trực tiếp giữa các phân tử, trong khi các phần nhô ra vi mô (độ nhám>10nm) trên bề mặt bột thật làm suy yếu đáng kể hiệu ứng này. Tính toán lý thuyết cho thấy độ bám dính khô của hạt thủy tinh thô chỉ bằng 1/10 so với hình cầu trơn, do thân lồi siêu nhỏ che chắn lực van der Waals, làm giảm diện tích tiếp xúc hiệu dụng xuống dưới 10% diện tích biểu kiến. Ví dụ, bột nhôm hình cầu (độ nhám bề mặt Ra=0,1 μm) được nghiền bằng luồng không khí có lực kết dính thấp hơn 40% và khả năng chảy cải thiện đáng kể hơn so với bột nhôm không đều (Ra=1,2um) được nghiền bằng phương pháp mài cơ học.
Độ ẩm: lực mao dẫn kích hoạt lực kết dính "tăng trưởng theo từng bước"
Một lượng nhỏ nước (<5%) sẽ tạo thành cầu nối lỏng giữa các hạt, tạo ra sự gắn kết mao dẫn vượt xa trạng thái khô. Đối với bột hạt thủy tinh, thêm 0,5% độ ẩm có thể tăng lực kết dính từ 10 ⁻⁵ N lên 10 ⁻² N, được xác định theo công thức cap-2 πγ LVRcos θ, trong đó sức căng bề mặt γ - LV và góc tiếp xúc θ là các thông số chính. Ví dụ, lực dính của cát thạch anh ở trạng thái khô chỉ là 0,01N. Sau khi thêm nước đến 2%, lực kết dính có thể đạt 0,3N do cầu nối mao dẫn, đủ để tạo thành cấu trúc "lâu đài cát" ổn định. Nhưng khi độ ẩm vượt quá 15%, các hạt được bao bọc hoàn toàn bởi màng nước và lực mao dẫn giảm, trong khi lực dính bị chi phối bởi lực nổi.
Tính chất vật liệu: sức căng bề mặt và tác dụng điều tiết của các nhóm hóa học
Sự khác biệt về năng lượng bề mặt của các vật liệu khác nhau dẫn đến giá trị bazơ kết dính khác nhau. Ví dụ, bột kim loại (như bột đồng, năng lượng bề mặt γ _SV-1J/m 2) có độ bền kết dính cao hơn 30 lần so với bột polymer (như polyetylen, γ _SV-0,03J/m 2). Bột chứa các nhóm chức năng đặc biệt (chẳng hạn như silica hydroxyl hóa) có độ kết dính cao hơn 50% so với các loại bột không phân cực tương tự do liên kết hydro. Các loại nhựa gốc nước như SV-6145 có thể cải thiện khả năng chảy của lớp phủ trong khi vẫn duy trì độ bám dính bằng cách giảm độ kết dính (trong khi vẫn giữ được các nhóm neo). Nguyên tắc thiết kế là sử dụng các nhóm năng lượng bề mặt thấp để làm suy yếu lực hút giữa các hạt.
SAT NANO là nhà cung cấp bột oxit tốt nhất tại Trung Quốc, chúng tôi có thể cung cấp kích thước hạt nano và hạt vi mô. Nếu bạn có bất kỳ yêu cầu nào về bột al2o3, bột tio2 và bột sio2, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ sales03@satnano.com
