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粉体是什么?专业解答

返回列表 来源:深圳市海扬粉体科技有限公司 发布日期:17-08-16

粉体的由来及其定义

       随着科技的发展,粉体一词逐渐出现在各行各业而且出现的频率也越来越高。但是很多人说到粉体首先想到的是粉,却并不知道粉体一词是怎么来的,也没有一个准确的概念。下面我就为大家介绍一下“粉体”。


一、粉体的发展

       1948年美国J. M. Dallavlle的专著《Micromeritics》的出版,标志着粉体工程的问世。


       1957年,日本成立了日本粉体工学会,并于1971年成立了日本粉体工业技术协会。1962年,美国Bradford大学设立了粉体技术学院,至20世纪70年代,美国先后成立了粉体研究所 (PSRI)和国际细颗粒研究所(IFPRI),1986年在德国纽纶堡召开了第一届粉体技术世界会议。我国于1986年成立了中国颗粒学会。


       粉体一词最早出现于20世纪50年代初期。但对于粉体的应用早在新石器时代就开始了。史前,人类已经懂得将植物的种子制成粉末以供食用。古代仕女用的化妆品也不乏脂粉一类的粉制品。所以,粉体从古至今一直与人类的生产和生活有着十分密切的关系,陶器——第一种人造材料早在新石器时代就问世了,而它的生产,除与火有着必然的联系外,与粉末也是分不开的。随着生产的发展,人们对细粉末状态的物质有了逐步的认识。明代宋应星所著的《天工开物》一书就对一些原始的粉体工艺加工过程进行了详细的总结和描述,只是由于各种限制,没能提出粉体的概念。


       后来,各行业不断总结粉体加工和处理的经验,形成了各自的技术体系。就加工处理操作性质而言,各行业所处理的粉料都可归并于粉体范畴,具有共同之处。因此,可以以粉体为纲,将这些相对独立的技术体系统集合为一综合的技术体系,即粉体技术体系,从而诞生了一门新的科学与工程学,即粉体科学与工程。


二、粉体的定义

        什么是粉体?

        生活中的食品:面粉、豆浆、奶粉、咖啡、大米、小麦、大豆、食盐;自然界的河沙、土壤、尘埃、沙尘暴;工业产品:火药、水泥、颜料、药品、化肥等。按照本学科的分类,上述物质都是粉体,其共同特征是:具有许多不连续的面,比表面积较大,由许多小颗粒状物质所组成。换言之,它们是许许多多小颗粒状物质的集合体。


       粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的集合体,有时具有固体的性质,在某些情况下又具有液体或气体的性质,有时还表现出一些奇异的特性。如果构成粉体的所有颗粒的大小和形状均相同,则称这种粉体为单分散粉体。在自然界中,单分散粉体尤其是超微单分散粉体极为罕见;目前只有用化学合成方法可以制备出近似的单分散粉体,尚无利用机械方法制备单分散粉体的报道。大多数粉体都是由大小不同、形状各异的颗粒所组成,这种粉体称为多分散粉体。


三、粉体的尺度

        关于粉体的尺度,有人认为:小于1000pm的颗粒物为粉体,也有人以100um为界,但迄今为止并未达成共识。按照和Heywood等人的观点:粉体没有确切的上限尺寸,但其尺寸相对于周围的空间而言应足够小。粉体是一个由多尺寸颗粒组成的集合体,只要这个集合体具备了粉体所具有的性质,其尺寸界限并不那么重要,所以,尽管没有确切的上限尺寸。但并不影响人们对其性质的研究。


四、粉体的形态

       就粉体的形态而言,一般可以说它既具有固体的性质,也具有液体的性质;有时也具有气体的性质。说它是固体颗粒,这最容易理解,因为无论颗粒多么小,毕竟具有一定的体积和形状,说它具有液体的性质,需要具备一定的条件,即粉体和某种流体形成一个两相体系,此时的两相流具有液体的性质,也即此两相流虽具有一定的体积,但其形状却取决于容器或管道的形状,譬如自然界中的泥石流。如果两相流中的流体是气体,且其中的粉体体积分数相对较小、颗粒尺寸也比较小,即粉体弥散于气体介质中,此时粉体就具有气体的性质:既无确定的体积,也无确定的形状。沙尘暴就是非常典型的一例。因此,有人认为,粉体是有别于气、液、固物质形态的第四种物质形态。


五、粉体的某些奇异特性

       由于粉体形态的特殊性,使之表现出一些与常规认识不同的奇异特性。如粮仓效应、巴西豆效应、加压膨胀特性、崩塌现象、振动产生规则斑图现象、小尺寸效应等。


六、粉体颗粒的种类

       世界上存在着成千上万种粉体物料,它们有的是人工合成的,有的是天然形成的。各种粉体的颗粒又是干差万别的,但是,从颗粒的构成来看,这些形态各异的颗粒可以外成四大类型:原级颗粒型、聚集体颗粒型、凝聚体颗粒型和絮税体颗粒型。


      1.原级颗粒

      最先形成粉体物料的颗粒,称为原级颗粒,因为它是第一次以固态存在的颗粒,故又称一次颗粒或基本颗粒,从宏观角度看,它是构成粉体的最小单元,根据粉体材料种类的不同,这些原级额粒的形状,有立方体状的,有针形状的,有球形状的,还有不规则品体状的。粉体物料的许多性能都与它的分散状态,即与它的单独存在的颗粒大小和形状有关。真正能反映出粉体物料的固有性能的,就是它的原级颗粒。


       2.聚集体颗粒

       聚集体颗粒是由许多原级颗粒靠某种化学力以其表面相连而堆积起来,相对于原级额粒而言,它是第二次形成的颗粒,故又称为“二次颗粒”。由于构成聚集体颗粒的各原级额粒之间均以表面相互重叠,因此,聚集体颗粒的表面积小于构成它的各原级颗粒的表面积总和,聚集体颗粒主要是在粉体物料的加工和制造过程中形成的。例如,化学沉淀物料在高温脱水或晶型转化过程中,便要发生原级颗粒的彼此粘连,形成聚集体颗粒,此外,晶体生长、熔融等过程,也会促进聚集体颗粒的形成。

由于聚集体颗粒中各原级颗粒之间有很强烈的结合力,彼此结合得十分牢固,并且聚集体颗粒本身就很小,很难将它们分散成为原级颗粒,必须再用粉碎的方法才能使之解体。


       3.凝聚体颗粒

        凝聚体颗粒是在聚集体额粒之后形成的,故又称为“三次颗粒”,它是由原级颗粒或聚集体颗粒或两者的混合物,通过比较弱的附着力结合在一起的疏松的颗粒群,而其中各组成颗粒之间,是以核成角结合的,正因为是核或角接触的,所以凝聚体颗粒的表面。与各个组成颗粒的表面之和大体相等,凝聚体颗粒比聚集体颗粒要大得多。

       凝聚体颗粒也是在物料的制造与加工处理过程中产生的。例如,湿法沉淀的粉体,在干燥过程中便形成大量的凝聚体颗粒。原级颗粒或聚集体颖粒的粒径越小,单位表面上的表面力越大,越易于凝聚,而且形成的凝聚体颗粒越牢固。由于凝聚体颗粒结构比较松散,它能够被某种机械力,如研磨分散力或高速搅拌的剪切力所解体。如何使粉体的凝聚休颗粒在具体应用场合下快速而均匀地分散开,是现代粉体工程学中的一个重要研究课题。


       4.絮凝体颗粒

        在粉体的许多实际应用中,都要与液相介质构成一定的分散体系。在这种液围分散体系中。由于颗粒之间的各种物理力的作用,使颗粒松散地结合在一起,所形成的粒子群,称为絮凝体颗。它很容易被微弱的剪切力所解絮,也容易在表面活性剂(分散剂)的作用下自行分散开来。长期储存的粉体,可以看成是与大气水分构成的体系,故也有絮凝体产生,形成结构松散的絮团。





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