O pó ultrafino de carboneto de silício é um excelente material inorgânico com excelentes características como alta inércia química, alta dureza e alto ponto de fusão, tornando-o amplamente utilizado na indústria de manufatura. Porém, devido à sua baixa atividade superficial, é difícil alcançar seu excelente desempenho em determinados cenários de aplicação industrial. Portanto, o estudo de métodos de modificação de superfície para pó ultrafino de carboneto de silício é de grande importância.

Este artigo apresentará dois métodos de modificação de superfície para pó ultrafino de carboneto de silício e testará e caracterizará o pó modificado.

Primeiramente é introduzido o método de modificação através do polieletrólito. Este método usa polieletrólito catiônico cloreto de polidimetilamônio (PDADMAC) ou polieletrólito aniônico poliestireno sulfonato de sódio (PSS) para modificar o pó ultrafino de carboneto de silício. O processo específico envolve agitar PDADMAC ou PSS com pó de SiC em água deionizada por 6 horas, depois centrifugar a 3500 rpm por 10 minutos e secar o pó centrifugado a 90 ℃ por 12 horas para obter pó de SiC modificado com polieletrólito. Este método pode formar uma camada de polieletrólito na superfície do pó ultrafino de carboneto de silício, aumentar a atividade superficial e melhorar sua estabilidade e dispersibilidade.

Em segundo lugar, é introduzido o método de utilização de surfactantes para modificação. Este método usa surfactante não iônico éter polioxietileno octadecilamina (AC1830) e polieletrólito aniônico poliestireno sulfonato de sódio (PSS) para modificar conjuntamente o carboneto de silício. O método de operação específico é usar um agitador magnético para misturar 50g de pó de carboneto de silício original com 50ml de água deionizada; Mexa a mistura por 0-6 horas; Adicione 0,1-1,5% em peso de AC1830 (com base na massa de pó de SiC) e agite a pasta por 0-6 horas; Para minimizar os efeitos negativos causados ​​pelo excesso de modificadores, centrifugar a pasta a 3500rpm por 5 minutos, retirar o sobrenadante, dispersar o precipitado novamente em 50ml de água deionizada e centrifugar novamente; Secar o precipitado em estufa a 90 ℃ por 12 horas, triturar para obter pó de SiC modificado com AC1830; Repita a operação acima usando PSS; Finalmente, o pó de carboneto de silício modificado é uniformemente disperso em água deionizada para obter uma pasta de carboneto de silício modificado. Este método pode formar uma camada molecular de surfactante, melhorar as propriedades da superfície do pó ultrafino de carboneto de silício e aumentar sua estabilidade, dispersibilidade e usabilidade.

Ao testar e caracterizar o pó de carboneto de silício ultrafino modificado, foram utilizados principalmente SEM, XRD, distribuição de tamanho de partícula, viscosidade da pasta, conteúdo de sólidos, potencial Zeta e outros métodos. Entre eles, os resultados da observação SEM mostram que a superfície do pó de carboneto de silício modificado é mais lisa e as partículas são mais uniformes. Os resultados do teste XRD mostraram que o desempenho de cristalização do pó de carboneto de silício modificado não mudou. Os resultados da distribuição do tamanho das partículas mostram que o pó de carboneto de silício modificado tem uma distribuição de partículas mais uniforme e um tamanho de partícula mais estável. Os resultados dos testes de viscosidade da pasta, conteúdo de sólidos, potencial Zeta e outros indicadores também mostram que o pó de carboneto de silício modificado tem melhor dispersibilidade e estabilidade.

Efeito de modificação: (1) PDADMAC é adsorvido na superfície das partículas de SiC através da interação de atração eletrostática. Devido à adsorção de alta afinidade entre os dois, a configuração de adsorção do PDADMAC na superfície do SiC é plana, e a quantidade de adsorção, a configuração de adsorção e o efeito de modificação não mudam com a mudança do peso molecular. O valor de pH modificado é 11, a quantidade de adição é de 0,24% em peso, a temperatura é de 90 ℃ e o tempo de modificação é de 6 horas. Como a adsorção de PDADMAC faz com que a carga na superfície do SiC seja reversa, o pó de SiC modificado é dissolvido em meio de água para ajustar o valor de pH para 3, e o pó de SiC modificado é uniformemente disperso em meio de água através do mecanismo de estabilização estérica eletrostática, e 50% em volume é preparada uma pasta de SiC com uma viscosidade de 0,138Pa. s sob conteúdo de fase sólida. (2) O poliestireno sulfonato de sódio (PSS) é adsorvido na superfície das partículas de SiC através de ligações de hidrogênio e forças de van der Waals. Devido à interação repulsiva eletrostática entre os dois, a configuração de adsorção do PSS na superfície do SiC é circular e em forma de cauda, ​​e à medida que o peso molecular do PSS aumenta, sua configuração circular na superfície das partículas de SiC se expande, a capacidade de adsorção aumenta , e o efeito de modificação melhora. Utilizando PSS com peso molecular de Mw = 1.000.000, o valor do pH não é ajustado durante o processo de modificação. A quantidade de adição é de 0,3% em peso, a temperatura é de 90 ℃ e o tempo de modificação é de 6 horas. O pó de SiC modificado foi dissolvido no meio aquoso e o valor do pH foi ajustado para 11. O pó de SiC modificado foi uniformemente disperso no meio aquoso através do mecanismo de estabilização estérica eletrostática. Foi obtida uma pasta de SiC com alto teor de sólidos (45vol.%), correspondendo a uma viscosidade de pasta de 0,098Pa. S. (3) O surfactante não iônico éter polioxietileno octadecilamina (AC1830) e polieletrólito aniônico poliestireno sulfonato de sódio (PSS) foram usados ​​como modificadores para modificar o pó de carboneto de silício. A adsorção do AC1830 não é afetada por cargas superficiais, pode proteger algumas cargas e pode servir como local de adsorção para PSS, promovendo a adsorção de PSS na superfície do SiC. Preparou uma viscosidade de 0,039Pa. se um conteúdo sólido de 50vol.% de pasta de SiC adequada para moldagem por injeção. O método do potencial Zeta indica que o ponto isoelétrico (IEP) do pó de SiC modificado por este método é significativamente deslocado para a esquerda. A experiência de assentamento mostra que a estabilidade da dispersão é significativamente melhorada. A medição do ângulo de contato mostra que o modificador é adsorvido com sucesso na superfície do pó e fornece grupos hidrofílicos, melhorando assim a molhabilidade do pó. Os resultados do teste de adsorção indicam que os modelos de adsorção isotérmica e cinética de PSS em pó de SiC e pó de SiC modificado AC1830 estão em conformidade com o modelo de Langmuir e o modelo de pseudo segunda ordem (PSO).A adsorção do AC1830 na superfície do SiC melhorou a capacidade de adsorção do PSS.

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