PAA-PEO對亞微米陶瓷懸浮體系分散性影響的研究.pdf

1、高技術(shù)陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、抗氧化等優(yōu)異性能，故而在航空航天、新材料、電子、生物工程等方面具有很好的應用前景。眾所周知，原料特性、材料設計(組分配方)以及制造工藝是決定高技術(shù)陶瓷材料性能優(yōu)劣的三大要素。而絕大多數(shù)陶瓷材料的制造又是以粉體處理、成型、燒成三大過程為工藝主軸。要獲得性能優(yōu)異的高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品，陶瓷材料的成型是其中的關鍵的一步。
　　 陶瓷膠態(tài)成型技術(shù)具有成本低、操作簡單、適合制備復雜形狀陶瓷零件，免去了復

2、雜的機加工步驟等優(yōu)點。這種新型工藝的特征在于制備高固含量、低粘度的陶瓷粉體懸浮液，通過各種固化機制來實現(xiàn)粉體顆粒的原位固化，得到懸浮液結(jié)構(gòu)相同或近似的均勻坯體，提高了陶瓷材料的結(jié)構(gòu)均勻性和可靠性。也就是說，原料性狀、粉體處理及成型工藝都與陶瓷微粒的分散和懸浮體系穩(wěn)定性控制技術(shù)有密不可分的聯(lián)系。而粉體分散的均勻程度，直接關系到其后的各個工藝階段能否達到預期的目的，對于含有多種陶瓷顆粒的多元體系更是如此。因而分散和穩(wěn)定性控制往往對最終材料或

3、制品的性能起到?jīng)Q定性的作用。由此可見，如何控制陶瓷微粒的分散性和穩(wěn)定性，已成為能否最大限度地利用超微和納米粉體的優(yōu)勢、進一步提高陶瓷材料性能的關鍵所在。
　　 目前對PAA-α-Al2O3陶瓷懸浮液體系的研究很多，但對PAA-PEO-α-Al2O3陶瓷懸浮液體系及多元漿料體系分散性影響的研究尚未見有報道，大量的復雜現(xiàn)象和眾多影響因素之間的關系等問題有待進行大量、深入、細致的研究。對氧化鋁陶瓷顆粒及多元陶瓷超細微粒體系分散性和穩(wěn)定

4、性的研究，對于高技術(shù)陶瓷技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會起到積極的推動作用，具有重大的經(jīng)濟及社會意義。
　　 本課題以超細氧化鋁、氧化鋯等一元及多元水懸浮液體系為研究對象，系統(tǒng)地研究了影響懸浮液分散穩(wěn)定性能的主要因素，探討了各種因素對漿料穩(wěn)定性的影響機制，具體內(nèi)容為：
　　 1研究了PAA-PEO-α-Al2O3懸浮液流變性能與pH的相關特性，利用一種新型的分散劑--梳型共聚物poly(acrylic acid)-poly(ethy

5、lene oxide)(PAA-PEO)，考察了pH對α-Al2O3-H2O懸浮液的流變性能的影響。通過和聚丙烯酸類分散劑poly(acrylic acid)PAA的比較，結(jié)果表明：PAA-PEO能在pH2.0～12.0的范圍內(nèi)使氧化鋁漿料穩(wěn)定，這是以前對氧化鋁懸浮液穩(wěn)定性研究中所沒能實現(xiàn)的，解決了PAA在弱酸條件下對氧化鋁粉體不能分散的問題。
　　 2研究了電解質(zhì)對PAA-α-Al2O3-H2O懸浮液流變性能的影響以及PAA-

6、PEO-α-Al2O3-H2O懸浮液抵抗電解質(zhì)的性能。結(jié)果表明：PAA-α-Al2O3-H2O懸浮液的流變性能受電解質(zhì)的影響較大，并且二價鹽比一價鹽對PAA-α-Al2O3懸浮液分散和穩(wěn)定性的影響更明顯，電解質(zhì)造成氧化鋁顆粒的絮凝，使?jié){料的穩(wěn)定性能變差。而在相同條件下，PAA-PEO-α-Al2O3-H2O懸浮液基本不受電解質(zhì)的影響，漿料都保持穩(wěn)定，PAA-PEO-α-Al2O3-H2O懸浮液具有很強的抗電解質(zhì)能力。
　　 3研

7、究了添加PAA-PEO或PAA時氧化鋁顆粒的表面Zeta電位，添加分散劑后，氧化鋁顆粒的表面Zeta電位發(fā)生了很大的變化，等電點也從pH8.5向pH變小的方向移動，零電位時，pH分別為2.5和3.5；氧化鋁顆粒對PAA-PEO和PAA的吸附性能，pH對氧化鋁顆粒的吸附性能影響很大，隨著pH的增加，氧化鋁對PAA-PEO和PAA的飽和吸附值變?。灰约案吖毯康腜AA-PEO-α-Al2O3漿料的流變性能，并和PAA-α-Al2O3漿料的流

8、變性能進行了比較，在高固含量的條件下，PAA-PEO-α-Al2O3漿料在較寬的pH范圍內(nèi)仍保持穩(wěn)定狀態(tài)，而同樣條件下，PAA-α-Al2O3漿料的粘度較高，只能在pH9的條件下才能保持穩(wěn)定狀態(tài)；研究PAA-PEO添加量對氧化鋁漿料流變性能影響，隨著分散劑添加量的增加，漿料的粘度變低，分散劑的添加量存在最佳值。同時發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象，就是過量的分散劑PAA-PEO的添加并不降低體系的穩(wěn)定性能。這是在以前的有關氧化鋁漿料穩(wěn)定性的研究中沒

9、有出現(xiàn)過的。
　　 4研究了pH、分散劑的添加量及固含量對ZrO2-H2O懸浮液的流變性能的影響。結(jié)果表明：在pH為3、PAA-PEO的添加量為0.3wt％，ZrO2-H2O懸浮液的粘度最低；固含量在31vol％以下時，漿料都保持穩(wěn)定狀態(tài)；隨著固含量的增加，漿料的粘度也增加，當固含量達到33vol％時，漿料呈現(xiàn)出明顯的剪切變稀行為。
　　 5研究了pH、PAA-PEO的添加量以及固含量對Y-TZP/α-Al2O3-H2O