Mecanism Agenții tensioactivi, ca modificatori interfaciali, modifică semnificativ caracteristicile structurii porilor produsului final în timpul uscării pulberii, afectând interacțiunile și comportamentul de împachetare dintre particule. Această lucrare explorează sistematic mecanismul de influență, regulile de reglare și semnificația aplicării agenților tensioactivi asupra distribuției porilor pulberilor uscate și analizează datele experimentale relevante.
I. Fenomene de bază ale reglării distribuției porilor de către surfactanți
Luând ca exemplu experimentul de uscare a pulberii ultrafine de hidroxid de aluminiu, proba fără surfactant a format aglomerate dure după uscare, cu o distribuție extrem de inegală a dimensiunii porilor. Dimensiunea maximă a porilor a depășit 3 μm, în timp ce dimensiunea minimă a porilor a fost de numai 0,05 μm, o diferență de până la 60 de ori. În schimb, după adăugarea unei cantități adecvate de surfactant, pulberea a rămas liberă, cu dimensiuni ale porilor concentrate între 0,02–0,1 μm, iar dimensiunea maximă a porilor nu a depășit 0,5 μm, îmbunătățind semnificativ uniformitatea distribuției porilor.
Fenomene similare au fost observate în diverse sisteme pulverulente. De exemplu, în prepararea nanoparticulelor ZAO, când raportul molar dintre PEG-400 și Zn²⁺ a fost de 1:16, pulberea rezultată a avut o dimensiune a particulelor mai mică de 10 nm și nicio aglomerare evidentă, cu o creștere a volumului porilor de aproximativ 42% în comparație cu sistemul fără surfactant. Aceste rezultate demonstrează că surfactanții joacă un rol semnificativ în inhibarea aglomerării și optimizarea structurii porilor.
II. Mecanismul de acțiune al surfactanților
Reglarea structurii porilor de către surfactanți provine în principal din comportamentul lor de adsorbție la interfața solid-lichid și din intervenția lor în forțele interparticulare în timpul uscării. Mai exact, acest lucru poate fi rezumat în următoarele două mecanisme:
Reducerea presiunii capilare și inhibarea formării aglomerărilor dure
În timpul procesului de uscare a pulberii umede, evaporarea lichidului generează o presiune capilară negativă între particule, determinând aglomerarea acestora și formarea de aglomerate dure. După ce surfactanții se adsorb pe suprafața particulelor, aceștia pot reduce tensiunea interfacială solid-lichid, reducând astfel presiunea capilară de la aproximativ 10⁴ Pa la ordinul a 10³ Pa, atenuând eficient agregarea particulelor cauzată de contracția capilară.
Impedimentul steric împiedică legăturile chimice interparticule.
Structura moleculară cu lanț lung a surfactanților formează o barieră sterică pe suprafața particulelor, inhibând formarea legăturilor de hidrogen și conectând grupările hidroxil între particule, reducând astfel agregarea ireversibilă. Datele experimentale arată că adăugarea de surfactanți poate reduce numărul total de particule în timpul uscării de la 99,9% la sub 30%, indicând faptul că agregarea particulelor este semnificativ suprimată.
