碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研究演示教学

碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研

究

碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研究

欧阳唐哲

【摘要】：再结晶碳化硅(RSiC)具有高温强度高、抗氧化性能强，以及特殊的电学和热学性能等，因而作为一种有广泛应用前景的结构与功能材料，受到了许多科研工作者的关注。但由于RSiC的烧成机理为蒸发-凝聚原理，在烧成过程中并不产生收缩，所以RSiC是一种多孔材料，其孔隙率取决于它的生坯密度，且对材料的高温强度、抗氧化性、导热、导电等性能有重要影响。要提高RSiC的生坯密度，关键是对SiC粉体进行表面改性，降低生坯的含水量，提高生坯密度。本文较系统地研究了三种阳离子型表面活性剂(聚乙烯亚胺、溴化十六烷基吡啶、聚乙烯吡咯烷酮)对SiC粉体进行表面改性的效果。用zeta电位仪和Washburn法研究了表面活性剂吸附在SiC粉体表面后，粉体的表面zeta电位及其与水接触角的变化；用UV-Vis，FTIR研究了表面活性剂在SiC粉体表面的吸附状态与吸附机理；用旋转粘度计表征了表面活性剂的加入对SiC浆料流变性的影响，并考察了对生坯密度的影响。得出以下结论： 1阳离子表面活性剂在SiC粉体表面的吸附主要是通过静电和氢键等作用吸附在SiC粉体表面。2表面活性剂吸附在SiC粉体表面后，SiC粉体的表面zeta电位有了显著的提高，其与水的接触角降低，这说明改性后SiC粉体的亲水性提高。 3阳离子型表面活性剂的加入改变了SiC浆料的“梭型”触变环。减小了环面积，这说明SiC 浆料的触变性变小，同时破坏SiC浆料触变结构所需要的能量也减少。同时表明表面活性剂的加入可以提高碳化硅生坯密度，降浆料含水量。

【关键词】：碳化硅流变性表面改性zeta电位

【学位授予单位】：湖南大学

【学位级别】：硕士

【学位授予年份】：2012

【分类号】：TB306

【目录】：

•摘要5-6

•Abstract6-9

•插图索引9-11

•附表索引11-12

•第1章绪论12-24

• 1.1 前言12-13

• 1.2 SiC陶瓷的制备方法13-16

• 1.2.1 常压烧结14

• 1.2.2 反应烧结14-15

• 1.2.3 热压烧结15

• 1.2.4 再结晶法15-16

• 1.3 碳化硅粉体的表面性质16-18 • 1.4 SiC 粉体的表面改性18-23

• 1.4.1 SiC 颗粒表面的物理改性19 • 1.4.2 SiC 颗粒表面的化学改性19-23 • 1.5 选题意义和研究内容23-24

• 1.5.1 选题意义23

• 1.5.2 主要研究内容23-24

•第2章实验研究与表征方法24-29

• 2.1 实验原料24-25

• 2.2 仪器和设备25

• 2.3 实验过程25

• 2.3.1 SiC 原料的预处理25

• 2.3.2 表面活性剂在 SiC 颗粒表面的吸附25

• 2.4 检测方法25-29

• 2.4.1 改性前后SiC粉体的紫外光谱分析25-26

• 2.4.2 改性前后的SiC 粉体的红外光谱分析26-27

• 2.4.3 改性前后SiC粉体的zeta电位分析27

• 2.4.4 改性前后SiC粉体的接触角测试27

• 2.4.5 改性前后SiC粉体的流变性测试27-28

• 2.4.6 改性前后SiC生坯的含水量与密度测试28-29

•第3章表面活性剂在SiC表面的吸附行为研究29-40

• 3.1 前言29

• 3.2 实验结果与分析29-39

• 3.2.1 聚乙烯亚胺在SiC颗粒表面的吸附行为29-33

• 3.2.2 溴化十六烷基吡啶在SiC颗粒表面的吸附行为33-36 • 3.2.3 聚乙烯吡咯烷酮在SiC颗粒表面的吸附行为36-39 • 3.3 本章小结39-40

•第4章表面活性剂的吸附对SiC颗粒表面性质的影响40-47 • 4.1 前言40

• 4.2 实验结果与分析40-46

• 4.2.1 聚乙烯亚胺的加入对SiC颗粒表面性质的影响40-42

• 4.2.2 溴化十六烷基吡啶的加入对SiC颗粒表面性质的影响42-44 • 4.2.3 聚乙烯吡咯烷酮的加入对SiC颗粒表面性质的影响44-46 • 4.3 本章小结46-47

•第5章表面活性剂改性对SiC浆料及生坯特性的影响47-56

• 5.1 前言47

• 5.2 实验结果与分析47-55

• 5.2.1 聚乙烯亚胺的加入对SiC浆料及生坯特性的影响47-50

• 5.2.2 溴化十六烷基吡啶的加入对SiC浆料及生坯特性的影响50-53 • 5.2.3 聚乙烯吡咯烷酮的加入对SiC浆料及生坯特性的影响53-55 • 5.3 本章小结55-56

•结论56-57

•参考文献57-62

•致谢62-63

•附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文63