水溶性高分子改性超细碳化硅粉体及其分散性研究
发布时间：2022-01-03 10:59
碳化硅陶瓷是一种具有耐高温、抗辐射、高强度等优异性能的无机非金属材料,在机械、航天航空及建筑等领域被广泛应用。注浆成型法制备的重结晶碳化硅陶瓷密度高且粉体粒度分布均匀,但该方法对浆料有很高的要求,只有固相含量高且粘度低的浆料才能采用注浆成型。目前,采用我国生产的超细重结晶碳化硅粉体制备的浆料没有达到国外先进水平,因此需要对粉体进行表面改性从而提高其固相含量,降低粘度。本文选用预处理的聚丙烯酸、嵌段共聚物HY-2000和HY-168、聚丙烯酸钠作为改性剂,分别对碳化硅粉体表面进行处理,制备了三种不同pH值的改性粉体,具体研究结果如下:（1）以预处理后的聚丙烯酸为改性剂,通过搅拌加热法得到了 pH=6的碳化硅粉体。改性后其最大固相含量为61.2 Vol%,固相含量为50 Vol%时浆料粘度为0.438 Pa·s,且pH为6。预处理后的聚丙烯酸利用率提高至37%,这是由于分子链伸展的原因。预处理后的聚丙烯酸吸附在粉体表面不仅提高了改性SiC粉体的Zeta电位绝对值的最大值（63 mV）,而且改善了浆料的沉降稳定性,SiC浆料经过48 h达到沉降平衡,相对沉降高度为94.8%。此外颗粒中的团聚...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳｉＣ的分子结构式示意图??
别提出了一个机制叫做静电稳定机制。??粉体颗粒在介质中分散时，颗粒之间在静电力的作用下彼此靠近，在转移过??程中，颗粒由于吸附电荷或离子而显正电或负电。当带电粒子彼此靠近到一定间??距时，电子层引发重叠，由此产生的静电排斥力使得粉体颗粒无法继续凑在一起，??从而使得粉体颗粒在介质中稳定分散［２８］。??依据该稳定化机制，可以经过调节体系ｐＨ值、加入带电粒子等办法，能够??改变颗粒表面的电荷量，还能够增加双电层厚度和电位，颗粒间的排斥力增大，??使粉体颗粒能够更好的自由散开［２９］。图１－２为静电稳定机制机理图，随着浆料??ｐＨ值的变化，颗粒或粉体表面的紧密电荷层也会发生改变，导致等电点以及Ｚｅｔａ??电位发生改变。颗粒分子间的作用力，例如范德华力，大于双电层排斥力时，颗??粒就会发生一定的团聚现象来降低自身表面能，从而会导致浆料的粘度增大。当??粉体的固含量达到一定的数值后，再次加入粉体，浆料的性质就会发生突变［２９］，??粘度会呈现指数型的增加，流动性也会消失，这个通过双电层理论可以充分的解??释这个现象。??？參?ｒａＭｌｏｔｎｅｒａｉｉｏｔｉ??雜?＇??图１－２静电排斥机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??王永力［３（）］成功运用静电位阻稳定机制使Ｓｍ２０３和ＺｎＯ这两种物质在浆料中??能够被均匀分散，得到了具有抑制还原能力的瓷粉。??１．５．２空间位阻稳定机制??空间位阻稳定机制又称立体效应。将呈中性的高分子化合物加入到粉体颗粒??和分散介质的体系中，在包覆和吸附的作用下，粉体表面构成
?第一章绪论???Ｃｌ?＾?＾?ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ??图１－３空间位阻作用机理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐａｔｉａｌ?ｓｔｅｒｉｃ?ｈｉｎｄｒａｎｃｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??利用电中性高分子化合物形成空间位阻作用需要满足两个条件［３１］：??（１）选用的高分子化合物必须能够发生较强的物理或化学吸附，有足够高的覆??盖率形成稳定的空间位阻层。??⑵吸附在颗粒表面的改性剂，它具有亲水性能的分子链必须能够在分散介质??中完全延伸，形成一定厚度的空间位阻层，使颗粒之间的距离在十到二十纳米，??以至于维持体系的稳定。??刘勇飞［３２］运用空间位阻稳定效应，实现了?Ｂｉ和Ｓｂ两种元素在料浆中均匀分??散，从而增高了氧化锌电阻片的通流功能。??１．５．?３静电空间稳定机制??静电空间稳定机制也称为静电位阻稳定机制，是指上述两种稳定机制共同发??挥作用［３３］。对于粒径较小的颗粒，将适量聚合物、聚电解质加入到粉体颗粒和??分散介质的目标体系中。一方面高分子聚电解质吸附到颗粒表面后，颗粒带有正??电或负电，与其电性相同的粉体颗粒发生相互排斥的作用，产生静电稳定机制；??另一方面，在环境酸碱度不同时，吸附在颗粒表面的高分子聚电解质的有机分子??长链在分散介质中完全舒张，增大了颗粒间的间距，产生空间稳定机制。静电空??间稳定机制如图１－４所示。??ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ?＾?＾?＾??參雜?雜＾翁??图１－４静电空间稳定机制机理示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐａｔｉａｌ?ｓｔｅｒｉｃ?ｈｉｎｄｒａｎｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高适应性多支链聚羧酸系减水剂合成及性能研究[J]. 张明,郭春芳,贾吉堂. 硅酸盐通报. 2019(04)
[2]聚羧酸系和脂肪族系高效减水剂选用及合理掺量研究[J]. 王兴. 太原学院学报(自然科学版). 2019(01)
[3]复合型硅烷偶联剂的制备及表征[J]. 林海丹,董巍,列剑平,杨明,崔明,刘赫,孙友群,梁永久. 分子科学学报. 2018(06)
[4]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[5]碳化硅陶瓷基复合材料基体和涂层改性研究进展[J]. 刘巧沐,许建锋,刘佳. 硅酸盐学报. 2018(12)
[6]分散剂反应直接凝固注模成型制备碳化硅陶瓷[J]. 干科,许杰,王正,鲁毓钜,王亚利,杨金龙. 稀有金属材料与工程. 2018(S1)
[7]碳化硅陶瓷性能及研究进展[J]. 肖星火. 当代化工研究. 2017(10)
[8]纳米氧化镁的表面改性研究[J]. 王桂萍,徐哲. 沈阳理工大学学报. 2017(04)
[9]无机粉体及其表面改性对有机硅电子灌封料阻燃性、电性能和力学性能影响[J]. 叶贤春,贺建芸,康维佳,何红,苑会林. 合成材料老化与应用. 2015(06)
[10]无机粉体改性效果对比表面积的影响[J]. 曾小龙,郑强,罗筑. 塑料. 2015(06)
博士论文
[1]表面改性二氧化硅纳米颗粒对水泥早期水化影响的研究[D]. 黄春龙.中国矿业大学(北京) 2018
硕士论文
[1]超细改性SiC粉体的制备及性能研究[D]. 侯轩.北京化工大学 2018
[2]SiC粉体表面改性与其在水中分散性能的研究[D]. 王永明.烟台大学 2017
[3]ITO粉体制备及其光电性能[D]. 张怡青.北京化工大学 2017
[4]喷丝剪切速率对PAN初生纤维结构及其工艺性的影响[D]. 杨坤.北京化工大学 2017
[5]碳化硅粉体表面处理方法及其浆料流变性研究[D]. 赵娟.烟台大学 2016
[6]SiC粉体表面改性工艺研究[D]. 王瑞雨.烟台大学 2014
[7]碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研究[D]. 欧阳唐哲.湖南大学 2012
[8]用RAFT聚合方法合成具有生物相容性及“核—壳”结构的交联胶束药物载体[D]. 崔连来.天津大学 2012
[9]半导体制造用高纯超细碳化硅陶瓷粉体表面改性研究[D]. 李星.青海大学 2011
[10]碳化硅粉体表面改性及浆料流变性研究[D]. 黄文信.沈阳大学 2011
本文编号：3566155
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳｉＣ的分子结构式示意图??
别提出了一个机制叫做静电稳定机制。??粉体颗粒在介质中分散时，颗粒之间在静电力的作用下彼此靠近，在转移过??程中，颗粒由于吸附电荷或离子而显正电或负电。当带电粒子彼此靠近到一定间??距时，电子层引发重叠，由此产生的静电排斥力使得粉体颗粒无法继续凑在一起，??从而使得粉体颗粒在介质中稳定分散［２８］。??依据该稳定化机制，可以经过调节体系ｐＨ值、加入带电粒子等办法，能够??改变颗粒表面的电荷量，还能够增加双电层厚度和电位，颗粒间的排斥力增大，??使粉体颗粒能够更好的自由散开［２９］。图１－２为静电稳定机制机理图，随着浆料??ｐＨ值的变化，颗粒或粉体表面的紧密电荷层也会发生改变，导致等电点以及Ｚｅｔａ??电位发生改变。颗粒分子间的作用力，例如范德华力，大于双电层排斥力时，颗??粒就会发生一定的团聚现象来降低自身表面能，从而会导致浆料的粘度增大。当??粉体的固含量达到一定的数值后，再次加入粉体，浆料的性质就会发生突变［２９］，??粘度会呈现指数型的增加，流动性也会消失，这个通过双电层理论可以充分的解??释这个现象。??？參?ｒａＭｌｏｔｎｅｒａｉｉｏｔｉ??雜?＇??图１－２静电排斥机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??王永力［３（）］成功运用静电位阻稳定机制使Ｓｍ２０３和ＺｎＯ这两种物质在浆料中??能够被均匀分散，得到了具有抑制还原能力的瓷粉。??１．５．２空间位阻稳定机制??空间位阻稳定机制又称立体效应。将呈中性的高分子化合物加入到粉体颗粒??和分散介质的体系中，在包覆和吸附的作用下，粉体表面构成
?第一章绪论???Ｃｌ?＾?＾?ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ??图１－３空间位阻作用机理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐａｔｉａｌ?ｓｔｅｒｉｃ?ｈｉｎｄｒａｎｃｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??利用电中性高分子化合物形成空间位阻作用需要满足两个条件［３１］：??（１）选用的高分子化合物必须能够发生较强的物理或化学吸附，有足够高的覆??盖率形成稳定的空间位阻层。??⑵吸附在颗粒表面的改性剂，它具有亲水性能的分子链必须能够在分散介质??中完全延伸，形成一定厚度的空间位阻层，使颗粒之间的距离在十到二十纳米，??以至于维持体系的稳定。??刘勇飞［３２］运用空间位阻稳定效应，实现了?Ｂｉ和Ｓｂ两种元素在料浆中均匀分??散，从而增高了氧化锌电阻片的通流功能。??１．５．?３静电空间稳定机制??静电空间稳定机制也称为静电位阻稳定机制，是指上述两种稳定机制共同发??挥作用［３３］。对于粒径较小的颗粒，将适量聚合物、聚电解质加入到粉体颗粒和??分散介质的目标体系中。一方面高分子聚电解质吸附到颗粒表面后，颗粒带有正??电或负电，与其电性相同的粉体颗粒发生相互排斥的作用，产生静电稳定机制；??另一方面，在环境酸碱度不同时，吸附在颗粒表面的高分子聚电解质的有机分子??长链在分散介质中完全舒张，增大了颗粒间的间距，产生空间稳定机制。静电空??间稳定机制如图１－４所示。??ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ?＾?＾?＾??參雜?雜＾翁??图１－４静电空间稳定机制机理示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐａｔｉａｌ?ｓｔｅｒｉｃ?ｈｉｎｄｒａｎｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高适应性多支链聚羧酸系减水剂合成及性能研究[J]. 张明,郭春芳,贾吉堂. 硅酸盐通报. 2019(04)
[2]聚羧酸系和脂肪族系高效减水剂选用及合理掺量研究[J]. 王兴. 太原学院学报(自然科学版). 2019(01)
[3]复合型硅烷偶联剂的制备及表征[J]. 林海丹,董巍,列剑平,杨明,崔明,刘赫,孙友群,梁永久. 分子科学学报. 2018(06)
[4]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[5]碳化硅陶瓷基复合材料基体和涂层改性研究进展[J]. 刘巧沐,许建锋,刘佳. 硅酸盐学报. 2018(12)
[6]分散剂反应直接凝固注模成型制备碳化硅陶瓷[J]. 干科,许杰,王正,鲁毓钜,王亚利,杨金龙. 稀有金属材料与工程. 2018(S1)
[7]碳化硅陶瓷性能及研究进展[J]. 肖星火. 当代化工研究. 2017(10)
[8]纳米氧化镁的表面改性研究[J]. 王桂萍,徐哲. 沈阳理工大学学报. 2017(04)
[9]无机粉体及其表面改性对有机硅电子灌封料阻燃性、电性能和力学性能影响[J]. 叶贤春,贺建芸,康维佳,何红,苑会林. 合成材料老化与应用. 2015(06)
[10]无机粉体改性效果对比表面积的影响[J]. 曾小龙,郑强,罗筑. 塑料. 2015(06)
博士论文
[1]表面改性二氧化硅纳米颗粒对水泥早期水化影响的研究[D]. 黄春龙.中国矿业大学(北京) 2018
硕士论文
[1]超细改性SiC粉体的制备及性能研究[D]. 侯轩.北京化工大学 2018
[2]SiC粉体表面改性与其在水中分散性能的研究[D]. 王永明.烟台大学 2017
[3]ITO粉体制备及其光电性能[D]. 张怡青.北京化工大学 2017
[4]喷丝剪切速率对PAN初生纤维结构及其工艺性的影响[D]. 杨坤.北京化工大学 2017
[5]碳化硅粉体表面处理方法及其浆料流变性研究[D]. 赵娟.烟台大学 2016
[6]SiC粉体表面改性工艺研究[D]. 王瑞雨.烟台大学 2014
[7]碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研究[D]. 欧阳唐哲.湖南大学 2012
[8]用RAFT聚合方法合成具有生物相容性及“核—壳”结构的交联胶束药物载体[D]. 崔连来.天津大学 2012
[9]半导体制造用高纯超细碳化硅陶瓷粉体表面改性研究[D]. 李星.青海大学 2011
[10]碳化硅粉体表面改性及浆料流变性研究[D]. 黄文信.沈阳大学 2011
本文编号：3566155
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