聚乙二醇分子量对氧化锆粉体粒径的影响研究

发布时间：2021-04-18 03:02

　　为了控制纳米氧化锆粉体的粒径并降低制备成本,以不同分子量（MW）的聚乙二醇（PEG）作为分散剂,采用辅助溶胶-凝胶法制备纳米氧化锆粉体。利用傅里叶变换红外光谱对凝胶体进行了表征,采用激光粒度仪、X射线衍射仪和扫描电镜对纳米氧化锆粉体进行表征。实验结果证明,不同分子量的PEG具有不同的碳转化率,分解所得的碳颗粒所形成的碳隔离作用有助于控制粉体的团聚,纳米氧化锆的粒径与分散剂的碳转化率成反比。 

【文章来源】：中国陶瓷. 2020,56(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

添加不同分子量的PEG得到的氧化锆粒径分布

图1 添加不同分子量的PEG得到的氧化锆粒径分布为了分析MW对氧化锆粉体晶体的影响，将Z-1～Z-6样品进行XRD测试，结果如图2所示，可以看出，不同MW的PEG得到的样品都以单斜相氧化锆为主晶相，但当MW大于2000时，样品中开始出现少量的四方相氧化锆。这是由于随着MW的增加，氧化锆粉体的一次粒径逐渐减小，同时PEG裂解生成的纳米碳颗粒抑制了氧化锆晶粒的长大，使得存在少量四方相氧化锆晶粒尺寸小于其发生相转变的临界尺寸[13,14]。

为了分析MW对氧化锆粉体晶体的影响，将Z-1～Z-6样品进行XRD测试，结果如图2所示，可以看出，不同MW的PEG得到的样品都以单斜相氧化锆为主晶相，但当MW大于2000时，样品中开始出现少量的四方相氧化锆。这是由于随着MW的增加，氧化锆粉体的一次粒径逐渐减小，同时PEG裂解生成的纳米碳颗粒抑制了氧化锆晶粒的长大，使得存在少量四方相氧化锆晶粒尺寸小于其发生相转变的临界尺寸[13,14]。为了能够更加直观地分析MW对氧化锆粉体性能的影响，将Z-1～Z-6进行SEM测试，结果如图3所示。可以看出当MW=200时，样品中既存在粒径小于0.1μm的小颗粒，也存在大于2μm的大颗粒，并且出现一次颗粒异常长大的情况，颗粒之间团聚情况严重。随着MW增大，颗粒的团聚和异常长大情况得到改善，当MW=10000时，粉体的均匀性及分散性最佳。而当MW增大至20000时，样品中一次颗粒尺寸出现增大情况，样品的均匀性恶化。综上所述，认为MW=10000时，采用辅助溶胶凝胶法制备的氧化锆粉体中位径最小，粒径分布变窄、粉体分散性及均匀性最佳。

【参考文献】：
期刊论文
[1]辅助溶胶–凝胶法制备纳米氧化锆粉体[J]. 王洋,汪其堃,汪超,汪永清,杨柯,常启兵.  硅酸盐学报. 2020(01)
[2]纳米粉体团聚解决方法及分散技术的研究[J]. 辛辉,张岩.  机电产品开发与创新. 2012(05)
[3]纳米氧化锆制备的粒度控制与应用[J]. 张琦,牛建设,王进美.  中原工学院学报. 2010(06)
[4]可控溶胶-凝胶法制备纳米ZrO2[J]. 汪永清,常启兵,周健儿,胡学兵.  人工晶体学报. 2009(04)



本文编号：3144668