改性會(huì)議：2025年功能粉體表面改性技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)將于11月8日在南京召開(kāi)，報(bào)名請(qǐng)聯(lián)系馮經(jīng)理18301216601，涉及非金屬礦粉體企業(yè)：碳酸鈣、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸鋇、硅灰石、高嶺土、膨潤(rùn)土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、電氣石粉等；功能性粉體企業(yè)：氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鋁、鈦白粉、白炭黑、氧化鐵紅、珠光云母、導(dǎo)熱填料、氧化鋅、勃姆石、粉煤灰、碳化硅、玻璃微珠、鋁粉、銅粉、納米粉體等；硬脂酸、偶聯(lián)劑等藥劑和改性設(shè)備企業(yè)；塑料、橡膠、涂料等粉體材料下游應(yīng)用企業(yè)。
氮化硅粉體的表面改性主要通過(guò)一些物理方法、化學(xué)方法對(duì)氮化硅粉體進(jìn)行表面處理，以期改善氮化硅顆粒的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。
通過(guò)對(duì)粉體的表面改性能夠減小粉體顆粒間的相互吸引力，使粉體在介質(zhì)中更好的分散，改善粉體漿料的分散性。同時(shí)也有可能加強(qiáng)氮化硅粉體的表面活性，使粉體粒子與其他物質(zhì)的相容性增大，從而粉體產(chǎn)生新的性能。
粉體表面改性的主要原理是粉體與表面改性劑之間發(fā)生相互作用提高粉體表面的可潤(rùn)濕性，改善粉體在水介質(zhì)或有機(jī)介質(zhì)中的分散情況。
1、表面包覆改性
表面包覆改性技術(shù)是利用物理吸附原理或化學(xué)吸附原理將包覆材料均勻地附在被包覆體上，使其表面形成均勻而完整的包覆層。在整個(gè)包覆過(guò)程中形成的包覆層通常為單分子層。
包覆改性一般分為無(wú)機(jī)包覆和有機(jī)包覆，無(wú)機(jī)包覆主要是指把合適的氧化物或者氫氧化物沉積在陶瓷顆粒表面對(duì)粉體進(jìn)行改性，但僅僅為物理性質(zhì)方面的改性。而有機(jī)包覆是選擇一些有機(jī)物質(zhì)作為包覆材料，這些有機(jī)質(zhì)與粉體顆粒表面的基團(tuán)發(fā)生鍵合作用，會(huì)有選擇的吸附在陶瓷顆粒表面，從而使粉體表現(xiàn)出包覆層的性質(zhì)。
熊明等通過(guò)添加氧化鋯和稀土氧化物氧化釔作為燒結(jié)添加劑，對(duì)氮化硅表面進(jìn)行表面包覆，使得改性后的氮化硅致密度增加，斷裂韌性提升。
左佃太等采用醇熱還原法對(duì)氮化硅粉體表面進(jìn)行釕包覆，采用紅外光譜、掃描電子顯微鏡和能譜儀等對(duì)粉體進(jìn)行表征。
此種改性技術(shù)成本較低、方法步驟簡(jiǎn)單、易控制，但改性后的效果往往一般。
2、表面酸堿處理改性
陶瓷成型工藝一般都要求陶瓷漿料能夠達(dá)到高固含量、低粘度的狀態(tài)，而粉體表面的電荷密度對(duì)粉體料漿的流變性和分散性有著重要的影響。通過(guò)對(duì)陶瓷粉體表面的洗滌處理（酸洗處理和堿洗處理）可以改變粉體表面的電荷屬性。顧名思義，這種改性方法就是利用一系列濃度的酸溶液或堿溶液與氮化硅粉體充分混合洗滌。
代建清、黃勇等正是利用酸洗處理有效洗除了氮化硅粉體表面的雜質(zhì)離子包括Mg2+、Ca2+等，以此改變了粉體漿料的離子電導(dǎo)率，進(jìn)而改變粉體表面的性質(zhì)。
劉學(xué)建等通過(guò)對(duì)酸洗處理后粉體的XPS分析得出改性后的粉體表面氧化程度降低，粉體漿料的等電點(diǎn)提高，漿料的最大固含量達(dá)到55%，制備出能夠進(jìn)行澆注工藝的陶瓷漿料。
同時(shí)一定濃度的堿處理也可以與陶瓷粉體的表面發(fā)生反應(yīng)，由王永明等的研究可知堿洗處理能夠減少碳化硅粉體表面的硅羥基含量，使其氧化程度降低，改變顆粒間的靜電斥力，改善料漿的流變性。
3、分散劑改性
根據(jù)不同種類(lèi)陶瓷粉體的差異，選擇合適的或者設(shè)計(jì)形成新的分散劑對(duì)提高陶瓷漿料的固含量起著關(guān)鍵作用。分散劑的種類(lèi)和加入量不同，對(duì)陶瓷性質(zhì)改變的效果也有著明顯差異。
分散劑一般既有親水基結(jié)構(gòu)也有疏水基結(jié)構(gòu)，也正是通過(guò)本身的親疏水基之間的相互作用調(diào)整陶瓷漿料的分散性能。
分散劑種類(lèi)包括表面活性劑或聚合物電解質(zhì)等，其中表面活性劑又包括陽(yáng)離子表面活性劑、陰離子表面活性劑。
聚合物電解質(zhì)包括聚乙烯磺酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡啶、聚乙烯亞胺等。分散劑可以與粉體表面發(fā)生吸附反應(yīng)，包括化學(xué)吸附和物理吸附，利用顆粒間的相互作用力（范德華力、靜電斥力）以及可能形成的位阻效應(yīng)原理。
在添加分散劑研究方面，Hruschka和Jung課題組分別利用氫氧化四甲基銨（TMAH）和氫氧化四乙基銨（TEAH）作為添加劑成功制備出了固含量為51%~55%的氮化硅漿料。
劉玉鶴等研究了幾種不同的分散劑對(duì)氮化硅粉體表面的改性作用，通過(guò)對(duì)改性后粉體漿料Zeta電位的測(cè)定得出加入聚丙烯酸銨更有利于制備高固含量的氮化硅粉體漿料。
4、表面疏水化改性
表面疏水化改性處理就是將陶瓷粉體中的羥基轉(zhuǎn)化成一些疏水基團(tuán)，例如烴基、長(zhǎng)鏈烷基以及環(huán)烷基等有機(jī)物。這些有機(jī)物與陶瓷粉體表面結(jié)合表現(xiàn)出強(qiáng)烈的疏水效果，從而在分散介質(zhì)中能夠更好的分散，不容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
在氮化硅粉體進(jìn)行聚合物的表面接枝處理時(shí)聚合物的長(zhǎng)鏈與粉體表面相接，另一端親水鏈伸展在水介質(zhì)中，在整個(gè)分散過(guò)程中粉體顆粒間既存在著顆粒間的斥力也有聚合物長(zhǎng)鏈產(chǎn)生的空間位阻，漿料分散效果更佳。
資料來(lái)源：《畢文娟.Si3N4粉體表面改性與其在水中分散性能的研究[D].煙臺(tái)大學(xué),2018》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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