碳化硅粉体表面改性及其浆料流变性能研究

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碳化硅具有硬度高,耐氧化,耐腐蚀和优异的抗蠕变抗断裂等性能,广泛应用于功能陶瓷、耐火材料、高级磨料和增强材料等领域。对于结构复杂的陶瓷制品,成型的关键在于制备高固相含量低黏度均一稳定的陶瓷浆料。因此,本文从工程化应用角度出发,选取国产碳化硅粉体,采用不同的改性剂和改性方法,通过表面改性技术,改变粉体表面的化学物理性质,提高粉体表面的双电层厚度,改善浆料的流变性能,提高浆料稳定性。  本研究主要内容包括:⑴甘氨酸钠与羧甲基纤维素钠对碳化硅表面改性:采用球磨工艺对酸洗去杂质离子后的碳化硅粉体表面进行改性,研究了改性剂浓度、球磨时间等实验条件对改性效果的影响,分别配制了不同浓度的改性剂溶液,通过球磨将配置的改性剂均匀的修饰在用1wt%盐酸酸洗后的粉体表面。通过zeta电位仪测定其浆料的稳定性,用旋转粘度计测定浆料的流变曲线,确定最佳工艺条件。结果表明:羧甲基纤维素钠可显著提高碳化硅浆料的稳定性,浆料粘度相对于未改性粉体有明显降低。甘氨酸钠与羧甲基纤维素钠添加量为1.5wt‰与0.6wt‰时改性效果最佳。⑵硅烷偶联剂对碳化硅表面改性:用甲苯做溶剂,分别采用甲基三甲氧基硅烷、KH-550、KH-560、KH-570对盐酸处理后的碳化硅粉体进行表面改性。结果表明:碳化硅粉体改性后浆料粘度明显降低,改性剂稳定结合在碳化硅粉体表面。四种偶联剂中KH-560表面改性效果最佳,1wt‰的添加量可起到很好的改性效果,改性后粉体的浆料粘度最低,且稳定性较好。⑶乙醇溶剂对球磨工艺产生的影响:以乙醇为溶剂,研究球磨过程中有机溶剂对碳化硅粉体表面产生的作用,探讨其作用机理及对浆料流变性能产生的影响。结果表明:用乙醇作溶剂球磨后的碳化硅粉体所制备的浆料,粘度明显降低。⑷MA101改性剂对碳化硅表面改性:采用实验室自制的MA101改性剂,以乙醇为溶剂,研究了球磨工艺对碳化硅粉体的表面改性效果。结果表明:碳化硅粉体改性后浆料粘度明显降低,固相体积分数为45%时,最低粘度值为23mpa.s。碳化硅粉体经过MA101表面改性后,在浆料pH值为10时,zeta电位值最大(67mv)。
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