因此,不论是当下应用上,还是长远发展上,硝铵的吸湿性及连带结块性问题的解决都是合理、充分、高效地利用硝酸铵的关键之处。
1.2 硝酸铵改性方法
表面改性即在尽可能维持原材料的原有性能的前提下,增加新的表面性能或增强原有的表面性能,包括化学性能和物理性能,如亲水或疏水性能、溶解或相容性能、耐热或耐冷性能、抗冲及抗压性能等。表面改性通常采用物理或化学的工艺办法,改变化学成分或组织材料结构,以此来满足表面性能要求。目前表面改性常用方法有表面热处理、镀膜层或涂层、化学热处理、溶液处理等。对硝铵表面进行改性,能很好地解决其原有性能带来的不利影响,使之进一步开发使用,具有不错的推广意义和经济价值。
国内外研究人员针对硝酸铵的特性,在改性方面做了各种各样的尝试。根据本质不同简单归为物理和化学两种方法。物理方法上可通过对硝酸铵颗粒进行涂覆、加入无机盐[6]等方法来降低吸湿性,化学方法上可通过添加表面活性剂、加入有机疏水物等方法来防止硝酸铵的吸湿和结块[7],还有物化方法兼用的选取高分子材料等包覆硝酸铵来降低其吸湿性[8]。在这些方法中,通过包覆的方法改性能在一定程度上较好地解决硝酸铵吸湿及结块问题,有良好的发展前景,是当下硝酸铵改性的发展方向。目前,国内外对硝铵盐固体颗粒的包覆方法主要有物理涂覆、化学包覆、胶囊化包覆[9],等等。
1.2.1 物理涂覆
物理涂覆是采用凡士林、清漆、蜂蜡等涂覆在被包覆物表面,阻隔水分子的接触,从而提高其防水能力。
有代表性的有Damse R S[10]在2004年使用矿脂涂覆AN以降低吸湿性的探索。在温度为20℃、相对湿度为65%的环境下实验,放置达96h。测得所涂覆颗粒的吸湿率由35.00%降到7.00%,降幅很高,达80.00%。而涂层质量分数为1%,数据结果很好,但文中未提及所涂颗粒的尺寸大小,且测试所用条件并不严格,参考价值有限。
胡坤伦等[11]于2006年选取十八烷烃、松香等为原料来改性硝酸铵,在温度25℃、相对湿度90%的环境下,放置达8h。测得吸湿率由6.25%降到2.17%,降幅较高,达65.28%。但是其用到的涂覆剂含量达10%以上,测试条件不苛刻,参考价值不大。
由此可见,物理涂覆工艺简单,易操作,但涂覆用量过大,防吸湿包覆效果并不理想,且不能满足工业推广的条件。
1.2.2 化学包覆
化学包覆通常选取含有功能性基团的有机物,如表面活性剂、偶联剂等,利用在颗粒表面产生的物理或化学作用,以对其表面进行改性。
岳金文[12]在2003年时以偶联剂KH550为原料来改性AN颗粒,在温度为35℃、相对湿度为92%的环境下实验,放置达24h。测得吸湿率由18.6%降到11.4%,降幅较高,达38.7%。文中的测试条件较为苛刻,参考价值较高,但未测定包覆层含量。
Malash等人[13]于2005年使用木质素磺酸盐混合尿素来包覆AN。在温度为35℃、相对湿度为55%的环境下实验,放置达24h。测得吸湿率由0.48%降到0.21%,降幅高,达到56.25%。且包覆剂质量分数为0.3%。该文献取得的数据较好,但吸湿率测试中所取定降幅的参照点低,不严格,参考价值并不大。
表面化学包覆优点在于包覆材料少,能控制好包覆层质量分数,通过物理化学作用与颗粒表面有一定的相互作用,形成一层有较好的防水效果的憎水膜。由上述文献结果可知,由于表面活性剂、硅烷偶联剂等的分子量都比较小,且材料的疏水性有限,使得防吸湿包覆效果很受限制。