Nach mechanischer Zerkleinerung, ultrafines Siliziumkarbidpulver hat typischerweise unregelmäßige Partikelformen. Aufgrund seiner kleinen Partikelgröße und hohen Oberflächenenergie neigen die Pulverpartikel zur Agglomeration, was eine schlechte Dispersion zur Folge hat. Dies ist nachteilig für die anschließenden keramischen Formgebungs- und Sinterprozesse. Daher ist es erforderlich, Oberflächenmodifikation bei dem ultrafeinen Siliziumkarbidpulver, um seine Dispersion und Stabilität zu verbessern und seine Formgebungsleistung zu steigern.
Es gibt verschiedene Methoden zur Oberflächenmodifikation. Die am häufigsten verwendeten Methoden sind Oberflächenbeschichtungsmodifikation und oberflächenchemische Modifikation.
Oberflächenbeschichtungsmodifikation
Oberflächenbeschichtung Modifikation bedeutet, ultrafeines Pulver mit Modifikatoren in einem bestimmten Verhältnis in Wasser oder organischen Medien zu mischen. Diese Mischung wird mit einem Magnetrührer oder Kugelmühle für eine bestimmte Zeit gerührt. Der Modifikator adsorbiert auf der Partikelfläche durch Wasserstoffbrücken, elektrostatische Kräfte oder andere Wechselwirkungen und bildet eine Monolayer- oder Multilayer-Beschichtung.
Die Beschichtungsschicht erhöht die elektrostatische Abstoßung oder die sterische Hinderniswirkung zwischen den Partikeln, wodurch die Agglomeration reduziert wird. Sie verbessert auch die Dispersionstabilität des keramischen Pulvers in Wasser oder organischen Medien.
Der entscheidende Unterschied zwischen Oberflächenbeschichtungsmodifikation und oberflächenchemischer Modifikation besteht darin, ob der Modifikator chemisch adsorbiert oder chemisch mit der Pulversurface reagiert. Oberflächenbeschichtungsmodifikation ist für fast alle anorganischen Pulver geeignet. Gängige Modifikatoren in der Oberflächenbeschichtung umfassen anorganische Materialien, Tenside und Dispergiermittel.
- Tenside
Tenside - sind amphiphile Substanzen, die aus unpolaren hydrophoben und polaren hydrophilen Teilen bestehen. Sie besitzen Eigenschaften wie gute Oberflächenaktivität, Benetzbarkeit und die Fähigkeit, die Oberflächenspannung zu senken. Diese Eigenschaften machen Tenside zu effektiven Dispergiermitteln für ultrafeine Pulverpartikel.
Dispergiermittel
Kleine Molekülelektrolyte, wie Tetra-Methylammoniumhydroxid (TMAH) und Zitronensäure (CA), werden häufig als Dispergiermittel verwendet. Sie stabilisieren das keramische Pulver hauptsächlich durch elektrostatische Mechanismen. Wenn sie auf der Partikelfläche adsorbiert werden, verändern sie den Isoelektrischen Punkt des Partikels und erhöhen seine Zeta-Potential, wodurch die elektrostatische Abstoßung zwischen den Partikeln verstärkt wird.
Oberflächenchemische Modifikation
bei der chemischen Reaktion oder chemischen Adsorption zwischen dem Modifikator und den funktionellen Gruppen auf der Pulversurface. Dies führt dazu, dass der Modifikator auf die Pulversurface graftet oder beschichtet wird, wodurch die Oberflächeneigenschaften verbessert werden.
Oberflächenchemische Modifikation umfasst hauptsächlich Oberflächen-Graft-Polymerisation und Kopplstoffmodifikation.
Oberflächen-Graft-Polymerisation verbindet Polymere mit der Oberfläche anorganischer Pulver. Der durch das Polymer erzeugte Raumhindernis unterdrückt die Agglomeration und verbessert die Pulverdispersion. Das charakteristische Merkmal der Oberflächen-Graft-Polymerisation ist, dass das auf die Pulversurface graftete Polymer während des Modifikationsprozesses synthetisiert wird.
Epic Pulver
Silane-Kopplungsagenten werden häufig für die Oberflächenmodifikation von keramischen Pulvern verwendet. Sie sind einfach und effektiv. Silane-Kopplungsagenten eignen sich besonders zur Modifikation von keramischen Pulvern mit Hydroxylgruppen, da die Hydroxylgruppen mit den Hydrolysatprodukten von Silanen reagieren können, um kovalente Bindungen zu bilden. Daher sind Silane-Kopplungsagenten einige der wenigen Modifikatoren, die chemisch mit der Oberfläche von Siliziumkarbidpulver reagieren können.
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