论文总字数：19803字

摘 要

碳化硅陶瓷具有许多优异的性能且在各个领域中应用广泛。考虑到微纳米级碳化硅粉体团聚现象严重制约了陶瓷的生产和性能的发挥，本文主要研究了pH值，分散剂的种类和含量对SiC水性悬浮液性能的影响。结果表明：实验所用的碳化硅等电点为pH3.2，随着pH值的增加，Zeta电位的绝对值不断增加，在pH为10左右时达到最大值54mV。控制碳化硅浆料固相体积含量为40vol%，选择PEG200作分散剂，添加量为5%时浆料流变性和稳定性最好；选择PEG2000作分散剂，添加量为0.5%时性能最好；选择PEI70000作分散剂，添加量为0.5%时性能最好。

关键词：碳化硅 聚乙二醇 聚乙烯亚胺 表面改性 流变性能

Effect of surface modifying agents on properties of SiC powder

Abstract

Silicon carbide ceramic has many excellent properties and wide application in many fields. Considering the reunion phenomenon of micronsized and nanosized silicon carbide powder seriously restricts ceramic production and performance, this paper mainly studied the effect of pH value, content and type of dispersants on the properties of SiC aqueous suspension. Results show that the isoelectric point of the silicon carbide used in the experiment is pH3.2. With the increase of pH value, the absolute value of Zeta potential increases, and the maximum is up to 54 mV when pH is about 10. When solid phase volume fraction is 40vol%, adding 5%PEG200 makes rheological property and stability of silicon carbide slurry the best; adding 0.5%PEG2000 performs best; and adding 0.5%PEI70000 makes the viscosity of slurries drop to nearly zero.

Key Words: SiC PEG PEI Surface modification Rheological properties

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 综述 1

1.1 引言 1

1.2 SiC的结构、性能及应用 2

1.2.1 SiC的结构 2

1.2.2 SiC的性能 3

1.2.3 SiC的应用 4

1.3 超微粉体的分散稳定理论 5

1.3.1 静电稳定理论 5

1.3.2 空间位阻稳定理论 5

1.3.3 静电位阻稳定理论 6

1.3.4 竭尽稳定理论 6

1.4 悬浮体的流变性质 6

1.4.1 流变学的基本概念 6

1.4.2 悬浮体的流变学模型 7

1.5 陶瓷悬浮液流变性及稳定性能的研究现状 8

1.6 本论文研究的内容和目的 9

第二章 实验内容 11

2.1 实验原料与设备 11

2.1.1 实验原料 11

2.1.2 实验设备 11

2.2 实验流程图 12

2.3 实验过程 12

2.3.1 沉降实验 12

2.3.2 流变性能测试 12

2.3.3 X射线衍射分析（XRD） 12

2.3.4 扫描电镜分析（SEM） 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 SiC粉体原料分析 14

3.2 表面改性剂PEG200对SiC浆料的影响 16

3.3 表面改性剂PEG2000对SiC浆料稳定性能的影响 20

3.4 表面改性剂PEI70000对SiC浆料稳定性能的影响 23

3.5 三种表面改性剂的对比 24

第四章 结论 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 综述

1.1 引言

高技术陶瓷材料具有强度大、硬度高、耐高温性能强、抗氧化能力大等许多良好的性能，因此在新材料、航空航天、电子、生物工程等众多领域中有着广泛的应用。原料特性、材料设计以及制造工艺是能否制造出性能优异的陶瓷的三大要义。绝大多数陶瓷材料的生产制备是通过配料、成型、烧成这三个过程来完成的。陶瓷胶态成型技术造价便宜、运转方便、并且能够制备形状较为复杂的陶瓷零件，免去了复杂的机加工步骤等。即原料性状、粉体处理及成型工艺都与陶瓷微粒的分散和悬浮体系稳定性控制技术有非常重要的联系。而粉体分散的均匀情况，直接影响到后续的各个工艺阶段，是否达到我们想要的结果，对于含有多种陶瓷颗粒的多元体系我们更应该关注这一环节。因而粉体分散和稳定性控制往往对最终材料或制品的性能起到决定性的作用。可见，要想最好地运用超微和纳米粉体的强项、进一步提高陶瓷材料性能就必须控制陶瓷微粒的分散性和稳定性。

20世纪80年代以前,我们主要研究对陶瓷粉体微粒主要集中于粉体纯度、颗粒细化等对材料性能的影响。随着许多制备陶瓷超微甚至纳米粉体的技术问世，在高技术陶瓷领域使用的原料粉体粒径不断减小，从微米到亚微米，甚至到了纳米领域。然而人们也逐渐发现，在很多场合使用微米、亚微米或纳米粉体，并没有显现出我们预期的效果，并认识到要想充分发挥陶瓷原料精细化的效果就必须解决以下难点：（1）超微及纳米粉体表面活性太高，因而非常容易自发团聚并且凝絮。表现为粉料在混合和球磨等工艺过程中不能充分地分散均匀，最终在严重地影响到了材料的性能；（2）粒度越细，微粒-分散介质体系的稳定性就更加难控制。对于注凝成型等特别的工艺技术，一般情况下固含量会超出普通传统陶瓷浆料的，这也就大大增加了对体系稳定性控制的难度。

要想最大限度地利用超微和纳米粉体的优势、进一步提高陶瓷材料性能，就必须要控制好陶瓷悬浮体系的分散性和稳定性。近年来对精细陶瓷粉体的分散性及稳定性控制的研究成为该领域的一个比较热门的突破点，也是我们必须要着重研究的一个方向。

1.2 SiC的结构、性能及应用

1.2.1 SiC的结构

碳化硅(SiC)作为一种无机非金属材料^[1]，发展十分迅速。SiC中的Si原子与C原子之间是以稳定的共价键，从而形成稳定的无机非金属材料。

SiC中的Si原子与C原子以共价键相结合，共价键键长为189pm。SiC晶体都是由四面体堆积而成，由于在堆积过程中[SiC₄]四面体的取向不同，所以碳化硅(SiC)有很多种形态。

请支付后下载全文，论文总字数：19803字