SiC-Al2O3-ZrO2-C复合粉体的表面改性及表征

论文摘要

超细粉体以其优异特性愈来愈为人们所瞩目,但是超细粉体因表面能高而极易团聚,使其应用受到限制。因此对超细粉体进行表面改性,使其获得良好分散性,成为超细粉体能否得到广泛应用的技术关键。本文探讨性研究了pH值和表面活性剂（聚丙烯酸PAA）含量等参数对超细粉体（SiC、Al2O3、ZrO2和C粉）分散性的影响。通过测试粉体颗粒的Zeta电位、粉体悬浮液的沉降体积和粘度值表征粉体表面改性的效果;通过Boehm滴定方法测试活性炭粉体表面官能团的含量,表征硝酸氧化处理对活性炭粉体分散性的作用效果。通过对粉体（SiC、Al2O3、ZrO2、C粉）Zeta电位、极其悬浮液的沉降体积和粘度的测量分析得出:在pH=9时,对于SiC粉体,PAA加入量为0.5wt%时,粉体的Zeta电位的绝对值最大,其悬浮液体系的沉降体积和粘度值最小;对于Al2O3粉体,PAA加入量为0.3wt%时,粉体的Zeta电位的绝对值最大,其悬浮液体系的沉降体积和粘度值最小;对于ZrO2粉体,PAA加入量为0.4wt%时,粉体的Zeta电位的绝对值最大,粉体悬浮液体系的沉降体积和粘度值最小;对于经过硝酸氧化处理的活性炭粉体,PAA加入量为0.9wt%时,粉体的Zeta电位的绝对值最大,其悬浮液体系的沉降体积和粘度值最小。实验中发现:硝酸浓度对活性炭表面酸性基团含量有很大影响:随着硝酸浓度的增大,活性炭表面酸性官能团含量随之增加;硝酸浓度为10mol/L时,酸性官能团含量达到最大值;硝酸浓度大于10mol/L时,酸性官能团含量变化不明显。随着酸性官能团含量的增加,活性炭粉体的亲水性增强,其悬浮液的分散性提高。本文还对复合粉体分散性和悬浮液流变性进行了研究。实验表明:原始复合粉体悬浮液表现出剪切变稀的流体特性;表面改性后复合粉体的悬浮液流变性好于表面改性前的流变性。在pH=8～10.5范围内,pH值对复合粉体悬浮液的粘度有很大影响,但在pH>10.5时,pH值对复合粉体悬浮液的粘度几乎没有影响;表面活性剂PAA对复合粉体悬浮液流变性有很大的影响,在pH=10.5、PAA加入量为0.8wt%时,复合粉体悬浮液的流变性最好,表现出牛顿流体的特性。表面改性前复合粉体悬浮液的最大固相含量为31vol%,而表面改性后复合粉体悬浮浆料的最大固相含量可达到32.5vol%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超细粉体的团聚机理
• 1.2.1 毛细管吸附理论
• 1.2.2 氢键理论
• 1.2.3 晶桥理论
• 1.2.4 化学键作用理论
• 1.2.5 表面原子扩散键合理论
• 1.3 超细粉体的分散机理
• 1.4 超细粉体分散方法
• 1.4.1 机械搅拌分散
• 1.4.2 超声波分散
• 1.4.3 表面改性方法
• 1.5 表面改性的影响因素
• 1.5.1 原料粉体性质的影响
• 1.5.2 表面活性剂种类、含量及使用方法的影响
• 1.5.3 表面改性工艺方法的影响
• 1.5.4 表面改性设备性能的影响
• 1.6 表面改性效果表征
• 1.6.1 直接法
• 1.6.2 间接法
• 1.7 本论文研究的主要内容
• 1.8 本论文研究的目的及意义
• 2 实验主要原料、设备及方法
• 2.1 实验原料及设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 复合粉体的表面改性及悬浮液的制备
• 2.2.2 沉降实验
• 2.2.3 硝酸氧化活性炭
• 2.2.4 活性炭表面酸性基团含量的滴定（Boehm 法）
• 3 实验结果与讨论
• 3.1 SiC 粉体的表面改性与表征
• 3.1.1 分散剂PAA 的分散机理
• 3.1.2 表面改性对SiC 粉体Zeta 电位的影响
• 3.1.3 pH 值对SiC 粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 3.1.4 PAA 加入量对SiC 粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 3.1.5 表面改性对SiC 粉体分散性的影响
• 3.1.6 小结
• 2O₃粉体的表面改性与表征'>3.2 Al₂O₃粉体的表面改性与表征
• 2O₃粉体Zeta 电位的影响'>3.2.1 表面改性对Al₂O₃粉体Zeta 电位的影响
• 2O₃粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响'>3.2.2 pH 值对Al₂O₃粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 2O₃粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响'>3.2.3 PAA 加入量对Al₂O₃粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 2O₃粉体分散性的影响'>3.2.4 表面改性对Al₂O₃粉体分散性的影响
• 3.2.5 小结
• 2粉体的表面改性与表征'>3.3 ZrO₂粉体的表面改性与表征
• 2粉体Zeta 电位的影响'>3.3.1 表面改性对ZrO₂粉体Zeta 电位的影响
• 2粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响'>3.3.2 pH 值对ZrO₂粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 2粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响'>3.3.3 PAA 加入量对ZrO₂粉体悬浮液沉降体积和粘度的影响
• 2粉体分散性的影响'>3.3.4 表面改性对ZrO₂粉体分散性的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 活性炭粉体的表面改性与表征
• 3.4.1 硝酸氧化对活性炭表面含氧官能团含量的影响
• 3.4.2 活性炭粉体Zeta 电位和pH 值之间的关系
• 3.4.3 PAA 加入量对活性炭悬浮液粘度的影响
• 3.4.4 表面改性对活性炭粉体分散性的影响
• 3.4.5 小结
• 2O₃-ZrO₂-C 复合粉体的表面改性与表征'>3.5 SiC-Al₂O₃-ZrO₂-C 复合粉体的表面改性与表征
• 2O₃-ZrO₂-C 复合粉体分散性的影响'>3.5.1 表面改性对SiC-Al₂O₃-ZrO₂-C 复合粉体分散性的影响
• 2O₃-ZrO₂-C 复合粉体流变性的影响'>3.5.2 表面改性对SiC-Al₂O₃-ZrO₂-C 复合粉体流变性的影响
• 3.5.3 pH 值对复合粉体悬浮液的流变特性的影响
• 3.5.4 PAA 加入量对悬浮液流变性的影响
• 3.5.5 温度和悬浮液的粘度之间的关系
• 3.5.6 固相含量对悬浮液流变性的影响
• 3.5.7 小结
• 4 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢