碳化硅颗粒表面改性及其分散稳定性的研究

1、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

2、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

3、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

4、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26-2

5、7 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