水溶性高分子改性超细碳化硅粉体及其分散性研究
碳化硅陶瓷是一种具有耐高温、抗辐射、高强度等优异性能的无机非金属材料，在机械、航天航空及建筑等领域被广泛应用。注浆成型法制备的重结晶碳化硅陶瓷密度高且粉体粒度分布均匀，但该方法对浆料有很高的要求，只有固相含量高且粘度低的浆料才能采用注浆成型。目前，采用我国生产的超细重结晶碳化硅粉体制备的浆料没有达到国外先进水平，因此需要对碳化硅陶瓷进行表面改性从而提高其固相含量，降低粘度。本文选用预处理的聚丙烯酸、嵌段共聚物HY-2000和HY-168、聚丙烯酸钠作为改性剂，分别对碳化硅粉体表面进行处理，制备了三种不同pH值的改性粉体，具体研究结果如下: (1)以预处理后的聚丙烯酸为改性剂，通过搅拌加热法得到了pH=6的碳化硅粉体。改性后其最大固相含量为61.2Vol％，固相含量为50Vol％时浆料粘度为0.438Pa·s，且pH为6。预处理后的聚丙烯酸利用率提高至37％，这是由于分子链伸展的原因。预处理后的聚丙烯酸吸附在粉体表面不仅提高了改性SiC粉体的Zeta电位绝对值的最大值(63mV)，而且改善了浆料的沉降稳定性，SiC浆料经过48h达到沉降平衡，相对沉降高度为94.8％。此外颗粒中的团聚体明显减少，分散性显着提高。 (2)以嵌段共聚物HY-2000和HY-168为改性剂，通过球磨法得到了pH=7的碳化硅粉体。通过比较浆料的固相含量和粘度得出嵌段共聚物HY-2000改性的效果最佳，最大固相含量为62.59Vol％，固相含量为50Vol％时浆料粘度为0.80Pa·s，浆料的pH为7.08。HY-168改性后的粉体仅依靠空间位阻作用进行分散，而HY-2000则是通过空间位阻与静电排斥协同作用进行分散。 (3)以聚丙烯酸钠为改性剂，通过搅拌加热法得到pH=8的碳化硅粉体。得出聚丙烯酸钠改性工艺的最佳参数为:反应时间为4h，聚丙烯酸钠的添加量为0.6wt％，反应温度为90℃。聚丙烯酸钠改性SiC粉体后，其最大固相含量为65.8Vol％，当固相含量为50Vol％时浆料粘度为0.183Pa·s。改性后浆料具有较好的沉降稳定性，在48h后达到沉降平衡，相对沉降高度为96.3％。
碳化硅陶瓷;超细粉体;表面改性;水溶性高分子;分散性
北京化工大学
硕士
材料工程
刘家祥;杨天宇
2020
中文
TQ174.758.12
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）