O aumento da adesividade do pó reduz significativamente sua fluidez. Os mecanismos subjacentes envolvem a ruptura do equilíbrio das forças interpartículas, a reorganização microestrutural e alterações nas respostas mecânicas macroscópicas. Com base em dados de estudos multidisciplinares, o impacto da adesividade na fluidez pode ser resumido da seguinte forma:
I. Mecanismos destrutivos de aumento da adesividade
1. Desequilíbrio das Forças Interpartículas
A adesividade aprimorada aumenta as forças de van der Waals, as forças eletrostáticas e as forças de ponte líquida entre as partículas, levando à formação de aglomerados estáveis.
Por exemplo, quando a força de adesão do pó de nanozircônia aumenta em 30%, o ângulo de repouso aumenta de 35° para 45°, e o tempo de fluxo aumenta em 50%.
Para cada aumento de 1 mN/m na adesão, a compressibilidade aumenta em 8–12%.
Em um sistema PVC-CPE, quando o teor de carbonato de cálcio aumenta em 5%, a porosidade interpartícula cai em 20% e o tempo de fluxo aumenta em 40%.
Efeito de bloqueio microestrutural
Maior adesividade faz com que as partículas formem estruturas em forma de rede ou corrente que dificultam o deslizamento das partículas.
Por exemplo, após aumentar a adesividade do pó de óxido de magnésio, sua coesão aumenta de 0,8 kPa para 1,5 kPa, e a função de fluxo (FF) cai de 4,5 para 2,8.
II. Efeitos observáveis do aumento da adesividade
III. Estudos de Caso: Adesividade vs. Fluidez em Materiais Típicos
1. Pó de Nano Zircônia
Quando o tamanho da partícula é < 50 nm, a área superficial específica é > 30 m²/g e a força de adesão é > 1,2 mN/m, o índice de fluxo (FI) é < 30. A adição de 0,5% de sílica micronizada reduz a adesão em 40%, aumentando o FI para 45.
2. Pó Farmacêutico (Paracetamol)
A adesividade original resulta em um ângulo de repouso de 52°; a adição de estearato de magnésio 1% reduz para 38°, melhorando a fluidez de “muito ruim” para “boa”.
3. Mistura Seca de PVC
Quando o conteúdo de CaCO₃ excede 15%, a porosidade interpartícula cai abaixo de 0,35 e a probabilidade de arqueamento do funil excede 60%.
Estratégias industriais para lidar com o aumento da adesividade
1. Tecnologias de modificação de superfície
Polimento mecânico: usar um moinho de favo de mel para polir a superfície do pó de polietileno reticulado (XLPE) reduz a rugosidade da superfície (Ra) de 1,2 μm para 0,8 μm e diminui a adesão em 30%.
Revestimento químico: Após o pó de óxido de magnésio ser tratado com ácido esteárico, o ângulo de contato aumenta de 30° para 110°, e a coesão diminui em 45%.
2. Controle Aditivo
3. Otimização de Parâmetros de Processo
Granulação em dois estágios: pré-prensagem de pós adesivos finos em grânulos de 1–2 mm e, em seguida, granulação novamente em partículas de 3–5 mm, reduzindo os pontos de contato em 80%.
Secagem gradual: para pós sensíveis à umidade, adote a secagem em estágios de 40 °C → 60 °C → 80 °C. O teor de umidade cai de 3% para 0,5%, e a adesão diminui em 70%.
V. Métodos de monitoramento e alerta precoce para adesividade
1. Tecnologias de detecção online
Analisador de adesão e tamanho de partículas a laser: monitora a distribuição do tamanho das partículas e as alterações de adesão em tempo real, ajustando dinamicamente a dosagem do auxiliar de fluxo.
Termogravimétrico–FTIR (TG-FTIR): Analisa se o aumento da adesividade é devido a impurezas adsorvidas na superfície (por exemplo, produtos de pirólise de CPE em sistemas de PVC).
2. Indicadores de alerta de fluidez
Limiar de adesão crítico: alarme disparado quando a força de adesão é >1,5 mN/m (para nanopós).
Densidade Dinâmica a Granel (Dρb): Risco de fluidez identificado quando Dρb < 1,6 g/cm³.
Conclusão
O aumento da adesividade reduz significativamente a fluidez do pó, alterando o equilíbrio de forças entre partículas e a microestrutura. Na prática industrial, é essencial abordar esse problema por meio da modificação da superfície, regulação de aditivos e otimização de processos, além de utilizar tecnologias de monitoramento online para o gerenciamento dinâmico da adesividade.