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碳化硅,为什么要把“表面工作”做好?     碳化硅是一种人工合成的强共价键型碳化物,是一种新型的工程陶瓷材料。碳化硅陶瓷因具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,在航天航空、电子、化工等领域有着广泛的欧洲盘。另外,碳化硅陶瓷被认为在高温结构部件等方面有巨大的发展潜力,是先进热机、热交换器、高强耐磨器件的潜在候选材料,受到国内外许多学者的高度重视。

为什么需要表面改性


据中国粉体网编辑了解,由于纳米级碳化硅粉体在超细粉碎的过程中,会受到不停地摩擦、冲击作用,一方面导致微粉的表面积累了大量的正负电荷,而这些带电粒子极其地不稳定,为了趋于稳定,它们会相互吸引进而团聚在一起。


另一方面,会使微粉从中吸收了大量的机械能和热能,因而使微粉表面具有相当高的表面能,这些微粉为了趋于稳定状态,降低其表面能,就会不断地相互靠拢聚集而达到稳定状态,进而产生团聚。纳米碳化硅粉体的分散、团聚特性正是与上述的表面状态和其自身的表面性质密切相关的。


也就是说,通过表面改性,可以改善SiC粉体的分散性、流动性、消除团聚、提高碳化硅超细粉体成型性能以及制品最终性能。


表面改性的机理


超细粉体表面改性的机理是超细粉体表面与表面改性发生作用,改善粒子表面的可润湿性,增强粒子在介质中的界面相容性,使粒子容易在有机化合物或水中分散。表面改性剂分子结构必须具有易与粒子的表面产生作用的特征基团,这种特征基团可以通过表面改性剂的分子结构设计而获得。


超细粉体表面改性机理可以分为包覆改性和偶联改性。包覆改性法是用无机化合物或者有机化合物(水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等)对粒子表面进行覆盖,对粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用,由于包覆物而产生了空间位阻斥力,使粒子再团聚十分困难,从而达到改性的目的。偶联改性是粒子表面发生化学偶联反应,两组分之间除了范德华力、氢键或配位键相互作用外,还有离子键或共价键的结合。


表面改性方法


1、包覆改性方法


包覆改性是指通过粉体粒子与改性剂的物理化学作用实现粒子表面包覆,以改变原有粒状表面基本性质的方法。目前,包覆改性技术广泛欧洲盘于功能陶瓷制造中,用于包覆改性的改性剂主要指表面活性剂、超分散剂、无机物等。


(1)表面吸附包覆


表面吸附包覆是利用物理或化学吸附原理使包覆材料均匀附着在被包覆对象表面,形成连续完整的包覆层。在这一过程中伴随着简单的吸附反应,这种方法操作简单,但效果有限。


(2)无机包覆改性


利用无机物作为改性剂,无机物与纳米粒子表面不发生化学反应,仅依靠物理方法或范德华结合。经过处理使包覆物固定在颗粒表面,降低粒子表面自由能阻止团聚,提高在不同介质的分散性和稳定性。


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