Mécanisme Les tensioactifs, en tant que modificateurs d'interface, altèrent significativement les caractéristiques de la structure poreuse du produit final lors du séchage des poudres en influençant les interactions et l'empilement entre les particules. Cet article explore de manière systématique le mécanisme d'influence, les règles de régulation et l'importance des applications des tensioactifs sur la distribution des pores des poudres séchées, et analyse les données expérimentales pertinentes.
I. Phénomènes fondamentaux de la régulation de la distribution des pores par les tensioactifs
Prenons l'exemple du séchage d'une poudre ultrafine d'hydroxyde d'aluminium. L'échantillon sans tensioactif a formé des agglomérats durs après séchage, présentant une distribution de la taille des pores extrêmement hétérogène. La taille maximale des pores dépassait 3 μm, tandis que la taille minimale n'était que de 0,05 μm, soit une différence d'un facteur 60. En revanche, après l'ajout d'une quantité appropriée de tensioactif, la poudre est restée friable, avec des pores dont la taille était concentrée entre 0,02 et 0,1 μm, la taille maximale n'excédant pas 0,5 μm, ce qui a considérablement amélioré l'uniformité de la distribution des pores.
Des phénomènes similaires ont été observés dans divers systèmes de poudres. Par exemple, lors de la préparation de nanoparticules de ZAO, lorsque le rapport molaire PEG-400/Zn²⁺ était de 1:16, la poudre obtenue présentait une taille de particules inférieure à 10 nm et aucune agglomération notable, avec une augmentation du volume poreux d'environ 42 % par rapport au système sans tensioactif. Ces résultats démontrent le rôle important des tensioactifs dans l'inhibition de l'agglomération et l'optimisation de la structure poreuse.
II. Mécanisme d'action des tensioactifs
La régulation de la structure poreuse par les tensioactifs résulte principalement de leur comportement d'adsorption à l'interface solide-liquide et de leur intervention sur les forces interparticulaires lors du séchage. Plus précisément, cela peut se résumer aux deux mécanismes suivants :
Réduction de la pression capillaire et inhibition de la formation d'agglomérats durs
Lors du séchage de poudres humides, l'évaporation du liquide génère une pression capillaire négative entre les particules, provoquant leur agglomération en agglomérats rigides. L'adsorption de tensioactifs à la surface des particules permet de réduire la tension interfaciale solide-liquide, diminuant ainsi la pression capillaire d'environ 10⁴ Pa à environ 10³ Pa et limitant efficacement l'agrégation des particules due à la contraction capillaire.
L'encombrement stérique entrave la liaison chimique interparticulaire.
La structure moléculaire à longue chaîne des tensioactifs forme une barrière stérique à la surface des particules, inhibant la formation de liaisons hydrogène et de ponts hydroxyle entre elles, et réduisant ainsi l'agrégation irréversible. Les données expérimentales montrent que l'ajout de tensioactifs peut réduire le nombre total de particules pendant le séchage de 99,9 % à moins de 30 %, ce qui indique une forte inhibition de l'agrégation des particules.
