分散剂对二氧化硅微粉浆料流变性的影响
发布时间：2021-10-30 06:53
由于烟气氧化冷凝制得的二氧化硅微粉呈球形结构、粒径小而常被用于浇注料中以增加流动性。二氧化硅微粉的类型、成分和粒度等特性以及不同分散剂的选用会对其浆料的流变性能产生较大影响。本工作采用同轴圆筒式流变仪测试了体积分数为30%二氧化硅微粉浆料的流变性能,并利用Herschel-Bulkey模型对浆料的流变曲线进行拟合,分析了二氧化硅微粉自身特性对流变性的影响,以及不同分散剂对二氧化硅微粉浆料屈服应力、表观粘度以及流变指数等的影响。结果表明,含锆二氧化硅微粉的pH值偏酸性,普通二氧化硅微粉的pH值偏弱碱性,实验所用三种分散剂均能降低浆料的粘度值。其中,含锆二氧化硅微粉因为ZrO2的表面积较大,易与SiO2表面之间发生摩擦从而发生团聚,导致其粒径更大,因此,在加水量一定时浆料中流动的自由水含量更多,粘度更低。对于呈酸性的含锆二氧化硅微粉而言,加入氧化铝为载体的聚羧酸盐型分散剂后其浆料稠度系数K与屈服应力值τy显著减小;偏弱碱性的普通二氧化硅微粉在加入聚乙二醇基分散剂后其浆料稠度系数K与屈服应力值τy最小,这类分散剂更适合用于普通二氧化硅微粉体系;以铝...
【文章来源】：陶瓷学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值的变化
?呈酸性。表2二氧化硅微粉饱和溶液pH值Tab.2pHvaluesofthesaturatedsilicafumesolutions样品ABCDpH值7.047.023.763.53二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值变化结果如图1所示。由图1可以看出，四种二氧化硅微粉在浆料中均呈负电性，普通二氧化硅微粉A与B在pH值为8-10之间分散稳定，其饱和水溶液的pH值也比较接近此范围，而含锆二氧化硅微粉在pH值为7-11基本稳定，其饱和水溶液的pH值显酸性，从Zeta电位的角度分析，在酸性条件下pH值的改变对含锆二氧化硅微粉的分散效果影响较大。2.2二氧化硅微粉的粒度分布图2为二氧化硅微粉的累积粒度分布曲线。由图可见，普通和含锆两类粉末的粒度差异很大。表3为四种二氧化硅微粉的粒度分析结果。从表中数据可以看出，普通二氧化硅微粉A与B的中位径D50比较接近且相较于含锆二氧化硅微粉更校较小的粒径对应更大的比表面积，因此，团聚导致其D90的值较大。含锆二氧化硅微粉C与D的中位径D50相较于普通二氧化硅微粉更大且D>C。粒径小的颗粒由于其比表面积大容易吸附更多的水，从而对浆料的流动性产生影响。图1二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值的变化Fig.1ZetapotentialofthesilicafumeasafunctionofpHvalue图2二氧化硅微粉的累积粒度分布曲线Fig.2Cumulativeparticlesizedistributioncurvesofthesilicafume表3二氧化硅微粉的粒度分析结果Tab.3ParticlesizesofthesilicapowdersSilicafumeD10(μm)D50(μm)D90(μm)A0.1760.39613.634B0.1720.36514.566C0.3361.0132.755D0.5161.3893.2652.3二氧化硅微粉的物相和形貌分析为了探究其中氧化锆的存在形式，对二氧化硅微粉C与D进行了XRD的衍射分析(如图3)。与普通二氧化硅微粉一样，其SiO
第41卷第5期王超等：分散剂对二氧化硅微粉浆料流变性的影响·681·图3含锆二氧化硅微粉XRD图谱Fig.3XRDpatternsofthezirconia-containingsilicafume图4和图5(a)分别为普通二氧化硅微粉B和含锆二氧化硅微粉C的TEM图。如图4所示，SiO2微粉由于其粒径小，比表面积大呈球形结构，大多是在颗粒间作用力的作用下形成团聚体，且这种团聚体的微粉颗粒能够通过表面的-OH产生氢键相互结合，形成颗粒簇(如图4中虚线框所示)，从而进一步形成三维网络结构[21]。从图5(a)可以看出，含锆二氧化硅微粉C除了具有普通二氧化硅微粉的特征外，部分球形颗粒还包含有细小颗粒的聚集(箭头所指)。结合能谱仪分析(图5(b))，这些细小颗粒为氧化锆。2.4二氧化硅微粉浆料的流变性分析图6为四种体积分数为30%的二氧化硅微粉浆料的表观粘度(η)与剪切速率(τ)的对数变化曲线。从图中可以看出，随着剪切速率的增大，四种浆料均呈现出剪切变稀的趋势。SiO2颗粒在空气中会在范德华力的作用下团聚在一起，将粉料分散在水溶液中时，团聚体并不会因为颗粒与水图4普通二氧化硅微粉B的TEM图Fig.4TEMimageofcommonsilicafumeB图5含锆二氧化硅微粉C的TEM图(a)和EDS图谱(b)Fig.5TEMimage(a)andEDSpattern(b)oftheZrO2-containingsilicafumeC图6未加入分散剂的不同二氧化硅微粉浆料粘度测试Fig.6Viscositiesofthesilicafumeslurrieswithoutdispersant分子间的作用力而解聚，只有浆料在一定剪切速率下获得剪切应力后，浆料中团聚体间的微弱作用力被破坏，释放出更多自由水使得流动的自由水增多，才导致了二氧化硅微粉浆料的剪切变稀现象[22]。在较小剪切速率下其粘度值按从大到小顺序排列为：B>A>C>D，这一结?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米氧化锆和氧化硅混合体系剪切增稠液的流变性能[J]. 魏明海,孙丽,张春巍,齐佩佩,朱洁. 材料导报. 2019(12)
[2]纳米SiO2对新拌水泥浆体流变性能的影响[J]. 左胜浩,肖佳,张青,王大富. 硅酸盐通报. 2019(02)
[3]分散剂和pH对水基SiC-Si料浆流变性和Zeta电位的影响[J]. 徐晗,刘源,徐恩霞,王长春,刘豪. 耐火材料. 2019(01)
[4]硅微粉对水泥浆体流变性能的影响[J]. 陈伟,王蒙,李秋,汪继超. 硅酸盐通报. 2017(09)
[5]SiC浆料的流变性能研究[J]. 瞿玲,黄青,张聪,员文杰. 硅酸盐通报. 2017(05)
[6]SiO2悬浮液的剪切变稀行为[J]. 陆成龙,彭玮珂,员文杰,祝洪喜,李君,邓承继. 硅酸盐学报. 2014(03)
[7]钠钾离子对二氧化硅溶胶稳定性和流变性的影响[J]. 吴力立,汤淑芬,陈玉银,周兵,张超灿. 胶体与聚合物. 2013(02)
[8]聚羧酸系高性能减水剂对高铝浇注料基质浆体ζ电位的影响研究[J]. 李柱凯,何廷树,黄晓燕. 硅酸盐通报. 2013(05)
[9]醚基聚羧酸酯类减水剂对含硅微粉的低水泥浇注料的作用研究[J]. 刘春红. 耐火与石灰. 2010(03)
[10]分散剂对刚玉质浇注料基质流变行为的影响[J]. 李宁,朱伯铨,李享成. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
本文编号：3466272
【文章来源】：陶瓷学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值的变化
?呈酸性。表2二氧化硅微粉饱和溶液pH值Tab.2pHvaluesofthesaturatedsilicafumesolutions样品ABCDpH值7.047.023.763.53二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值变化结果如图1所示。由图1可以看出，四种二氧化硅微粉在浆料中均呈负电性，普通二氧化硅微粉A与B在pH值为8-10之间分散稳定，其饱和水溶液的pH值也比较接近此范围，而含锆二氧化硅微粉在pH值为7-11基本稳定，其饱和水溶液的pH值显酸性，从Zeta电位的角度分析，在酸性条件下pH值的改变对含锆二氧化硅微粉的分散效果影响较大。2.2二氧化硅微粉的粒度分布图2为二氧化硅微粉的累积粒度分布曲线。由图可见，普通和含锆两类粉末的粒度差异很大。表3为四种二氧化硅微粉的粒度分析结果。从表中数据可以看出，普通二氧化硅微粉A与B的中位径D50比较接近且相较于含锆二氧化硅微粉更校较小的粒径对应更大的比表面积，因此，团聚导致其D90的值较大。含锆二氧化硅微粉C与D的中位径D50相较于普通二氧化硅微粉更大且D>C。粒径小的颗粒由于其比表面积大容易吸附更多的水，从而对浆料的流动性产生影响。图1二氧化硅微粉的Zeta电位随pH值的变化Fig.1ZetapotentialofthesilicafumeasafunctionofpHvalue图2二氧化硅微粉的累积粒度分布曲线Fig.2Cumulativeparticlesizedistributioncurvesofthesilicafume表3二氧化硅微粉的粒度分析结果Tab.3ParticlesizesofthesilicapowdersSilicafumeD10(μm)D50(μm)D90(μm)A0.1760.39613.634B0.1720.36514.566C0.3361.0132.755D0.5161.3893.2652.3二氧化硅微粉的物相和形貌分析为了探究其中氧化锆的存在形式，对二氧化硅微粉C与D进行了XRD的衍射分析(如图3)。与普通二氧化硅微粉一样，其SiO
第41卷第5期王超等：分散剂对二氧化硅微粉浆料流变性的影响·681·图3含锆二氧化硅微粉XRD图谱Fig.3XRDpatternsofthezirconia-containingsilicafume图4和图5(a)分别为普通二氧化硅微粉B和含锆二氧化硅微粉C的TEM图。如图4所示，SiO2微粉由于其粒径小，比表面积大呈球形结构，大多是在颗粒间作用力的作用下形成团聚体，且这种团聚体的微粉颗粒能够通过表面的-OH产生氢键相互结合，形成颗粒簇(如图4中虚线框所示)，从而进一步形成三维网络结构[21]。从图5(a)可以看出，含锆二氧化硅微粉C除了具有普通二氧化硅微粉的特征外，部分球形颗粒还包含有细小颗粒的聚集(箭头所指)。结合能谱仪分析(图5(b))，这些细小颗粒为氧化锆。2.4二氧化硅微粉浆料的流变性分析图6为四种体积分数为30%的二氧化硅微粉浆料的表观粘度(η)与剪切速率(τ)的对数变化曲线。从图中可以看出，随着剪切速率的增大，四种浆料均呈现出剪切变稀的趋势。SiO2颗粒在空气中会在范德华力的作用下团聚在一起，将粉料分散在水溶液中时，团聚体并不会因为颗粒与水图4普通二氧化硅微粉B的TEM图Fig.4TEMimageofcommonsilicafumeB图5含锆二氧化硅微粉C的TEM图(a)和EDS图谱(b)Fig.5TEMimage(a)andEDSpattern(b)oftheZrO2-containingsilicafumeC图6未加入分散剂的不同二氧化硅微粉浆料粘度测试Fig.6Viscositiesofthesilicafumeslurrieswithoutdispersant分子间的作用力而解聚，只有浆料在一定剪切速率下获得剪切应力后，浆料中团聚体间的微弱作用力被破坏，释放出更多自由水使得流动的自由水增多，才导致了二氧化硅微粉浆料的剪切变稀现象[22]。在较小剪切速率下其粘度值按从大到小顺序排列为：B>A>C>D，这一结?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米氧化锆和氧化硅混合体系剪切增稠液的流变性能[J]. 魏明海,孙丽,张春巍,齐佩佩,朱洁. 材料导报. 2019(12)
[2]纳米SiO2对新拌水泥浆体流变性能的影响[J]. 左胜浩,肖佳,张青,王大富. 硅酸盐通报. 2019(02)
[3]分散剂和pH对水基SiC-Si料浆流变性和Zeta电位的影响[J]. 徐晗,刘源,徐恩霞,王长春,刘豪. 耐火材料. 2019(01)
[4]硅微粉对水泥浆体流变性能的影响[J]. 陈伟,王蒙,李秋,汪继超. 硅酸盐通报. 2017(09)
[5]SiC浆料的流变性能研究[J]. 瞿玲,黄青,张聪,员文杰. 硅酸盐通报. 2017(05)
[6]SiO2悬浮液的剪切变稀行为[J]. 陆成龙,彭玮珂,员文杰,祝洪喜,李君,邓承继. 硅酸盐学报. 2014(03)
[7]钠钾离子对二氧化硅溶胶稳定性和流变性的影响[J]. 吴力立,汤淑芬,陈玉银,周兵,张超灿. 胶体与聚合物. 2013(02)
[8]聚羧酸系高性能减水剂对高铝浇注料基质浆体ζ电位的影响研究[J]. 李柱凯,何廷树,黄晓燕. 硅酸盐通报. 2013(05)
[9]醚基聚羧酸酯类减水剂对含硅微粉的低水泥浇注料的作用研究[J]. 刘春红. 耐火与石灰. 2010(03)
[10]分散剂对刚玉质浇注料基质流变行为的影响[J]. 李宁,朱伯铨,李享成. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
本文编号：3466272
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