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粉体团聚和分散问题 微细化后的颗粒表面其表面原子的受力情况是不对称的，价键成不饱和状态，很易与其它原子键合在一起，当原子团聚在一起时其体系的总能量降低，从热力学分析此过程可表述如下。 团聚前粉体总表面积记作A0，团聚后记作Ac，其中单位表面积的表面自由能为0，那么团聚前和团聚后粉体的总表面能G0和Gc可分别表示为： G0=0A0 Gc=0Ac 团聚前后G的变化为：G= Gc- G0=0(Ac- A0) 因为Ac << A0，G<0，即粉体团聚发生后的表现趋于更加稳定，即粒子为保持稳定状态会自发的团聚在一起。 粉体间团聚方式主要分为软团聚和硬团聚两种形式。其中在液相中的反应阶段主要表现为软团聚，因粉体颗粒尺寸小，表面能高，使其自发的趋向于聚集在一起产生较大的二次颗粒即为软团聚，通过降低系统的自由焓来维持较为稳定的热力学体系。软团聚是一种自发的物理过程，表现为颗粒间的范德华力及静电力，这种力比较微弱一般可通过化学作用或机械作用（如超声、研磨等手段）将其消除。而粉体间的硬团聚主要是由于化学键的作用，即非架桥羟基发生反应(如Y2O3-OH+HO-Y2O3Y2O3-O- Y2O3+H2O)很难被消除，尤其在粉体后期的干燥阶段表现的尤为突出，如何减弱粉体制备过程中出现的硬团聚现象成为了研究的重点，根据毛细管吸附理论，颗粒表面的吸附水与金属离子的结合产生非架桥羟基是产生硬团聚的根本原因。 关于超细粉体在液相中分散较为成熟的理论解释有三种，分别为空间位阻效应、双电层排斥机制和电空间稳定机理。空间位阻作用是通过向无机粉体颗粒的浆液中添加高分子聚合物，对粉体颗粒形成有效包裹，从而阻碍粒子的团聚使其处于分散状态；双电层排斥机制是通过引入电解质或改变溶液pH，使得粉体颗粒表面电荷增多从而颗粒间产生静电斥力，从而达到颗粒粉体分散的状态；电空间稳定理论其实是上述两种机制的综合，它是通过向超细粉体的悬浮液中添加一定量的高分子聚电解质，一方面可以通过静电排斥作用阻碍粉体聚集，另一方面大分子的有效包裹又产生了空间位阻作用，二者的优势互补更利于实现了粉体颗粒在溶液中的分散稳定状态。 本文来源：https://www.dywdw.cn/f8d1435a3968011ca200914d.html
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2022-08-09
