SiC粉体的表面改性和其浆料流变性质的研究.pdfVIP

SiC粉体的表面改性与其浆料流变性质的研究。 武七德。李美娟吉晓莉 (武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室 武汉430070) 摘要研究了有机聚电解质在SiC粉体表面接枝聚合对其表面性质与浆料流变 性能的影响。发现有机接枝聚合改变了SiC粉体的表面性质，使之分散性和流变 性改善。通过分散剂的选择，可以获得固体含量达55％体积分数的稳定SiC浆料 簟 体系。 关键词SiC粉体流变性表面改性 1引言 随着粉体超细颗粒技术的发展，人们利用超细粉体独特的“体积效应”和“表面效应”，制 造出一系列用普通颗粒粉体无法制得的新型精细陶瓷材料，使材料的性能明显提高。但由 于超细粉体的粒度小，比表面积大，表面能高，粉体之间的团聚严重，影响了粉体的分散和材 料的性能。为充分发挥超细粉体的优点，控制粉体的团聚，改善其分散特性显得尤为重要。 新型陶瓷胶态成型技术如凝胶注模成型…、直接凝固注模成型~2，等，高固相含量、低黏度、 分散性好、均匀稳定的浆料制备是其关键技术之一L3“J。通常粉体的团聚与其表面状态和 性质密切相关，粉体表面改性技术是减少或消除团聚的有效方法。这其中包括粉体表面吸 附的有害离子的去除bj，或利用物理和化学吸附的原理使一些有机物选择性地吸附在无机 粉体颗粒表面以减少团聚的发生№’“．或采用液相包裹法在无机粉体表面沉积一层或儿层 氧化物或氢氧化物…8，以及其他一些化学改性方法如有机聚合物包覆。后两种方法常称为 包覆改性，可以使具有不同表面特性的多种粉体在同一条件下进行分散，是具有普适性的改 性方法。本研究利用有机聚电解质在SiC粉体表面的接枝聚合，改变其表面性质，使SiC粉 体的分散性和流动性发生明显变化，得以制备高分散、高固相含量的SiC料浆体系。 2实验 2．1实验原料 SiC粉，d50=1．2 m2·g；碳酸铵，分析纯；硅烷偶联剂，WD-50(3 Mm，比表面积为2．59 o武汝理1‘大学种酸枯材料上程教育部重点实验宦开放基金资助。 ●武匕簿：毋，1949年11月生，副教授；主要从事陶瓷材料研究：通信地址：武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部 coin 雨点实验室．邮编：430070．电话：027传真：027电子信箱：wuqide@sina 1394 N高性能陶瓷制备新工艺新技术 aminopmpyltrietho。ysilaneAPS)；甲苯，分析纯；丙烯酰胺(AcrylamideAAM)，分析纯。 2．2 SiC粉体表面改性工艺 将原始SiC粉(Uncoated SiC)与浓度为1％的碳酸铵水溶液混合，配制成固相体积分数 为30％的悬浮液，密闭搅拌12h，真空抽滤，并用去离子水洗涤两次。然后将SiC粉置于 120t；的恒温烘箱中干燥12h，所得粉称为洗涤粉(washedSiC)。 ni温90t：，在流动氮气下回流反应5h。反应产物趁热真空抽滤并用甲苯洗涤数次，于 110℃的烘箱中真空干燥24h。该粉称为偶联剂处理粉(APsSic)。 在烧瓶中加入200 g偶联剂处理粉和600mL去离子水，搅拌，加入聚合引发剂，水浴恒 温40℃，以滴加方式加入100mI，浓度为20％的丙烯酰胺的水溶液，滴加速率为20mL／h， 回流反应5h。反应产物经多次洗涤和离心分离后，于45℃烘箱中真空干燥10h，称为改性 粉(APS-PAAMSiC)。 2．3测试方法 将上述几种SiC粉配制成不同固相含量的悬浮液，存放24h后离心分离，取上层清液 测量其电导率，仪器为上海雷磁仪器厂生产的DDS-307型电导率仪；Zeta电位采用上海市 榆测技术所上立检测仪器厂生产的BDL—B型表面电位粒径仪测量+测试的悬浮液浓度为 0．】％，用1N的盐酸和氨水调节其pH值；采用美国产BROOKFIELDDV—II+型黏度计测 量悬浮液的表观黏度；利用60SXB型傅里叶红外光谱仪测试红外光谱图。 3结果与讨论 3．1 SiC粉体表砥物质的红外光谱分析 图1是原始SiC粉、偶联剂