硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性

采用KH-550硅烷偶联剂对SiC粉体表面进行改性,得到了改性最佳工艺参数,分析了表面改性对SiC浆料分散稳定性的影响.结果表明:SiC微粉经硅烷偶联剂处理后没有改变原始SiC微粉的物相结构,只改变了其在水中的胶体性质;减少了微粉团聚现象.与原始SiC微粉相比,改性SiC微粉表面特性发生了明显变化,Zeta电位绝对值提...     

甘氨酸钠对SiC粉体的表面改性及其浆料流变性研究

以强电解质甘氨酸钠(SG)为改性剂,考察其在SiC粉体表面的吸附状况,制备高分散SiC粉体,同时研究其浆料流变性。结果表明,采用固相球磨和恒温处理工艺,0.15%甘氨酸钠改性后的SiC粉体Zeta电位绝对值明显高于改性前,pH值为10.0时,从38.9 mV增加到62.2 mV。TOC(总有机碳)对粉体洗涤液中有机物含量的测试表明,微量甘氨酸钠的平衡吸附可有效降低SiC浆料粘度,提高其固含量和稳定性。     

SiC收尘粉和石油焦凝胶注模成型制备反应烧结SiC陶瓷

采用SiC收尘粉和石油焦为原料,粉体经提纯和表面改性后,凝胶注模成型(Gelcasting,GC)制备坯体,在真空炉中1600℃液相渗硅2h制备反应烧结SiC( Reaction bonded silicon carbide,RBSC)陶瓷.Zeta电位值和流变曲线显示,酸洗和粉体改性有效改善了SiC粉的分散性能.浆料粘度随石油焦添加量的增加上升.添加16～18wt％的石油焦,浆料的浓度为50vol％时,粘度介于600～900 mPa·s,满足凝胶注模成型的要求.素坯碳密度(c)可控制在0.81～0.84g/cm3之间,RBSC的密度和三点抗弯强度分别为3.07～3.10g/cm3和425～653MPa,而且材料的显微结构均匀.实现了以SiC收尘粉和石油焦为原料GC成型制备离性能RBSC材料的目标.     

TMAH表面吸附对SiC粉体及浆料流变性能研究

采用固相球磨工艺,研究四甲基氢氧化铵(TMAH)添加量及球磨过程对TMAH在SiC粉体表面吸附效果及浆料流变性的影响。TMAH在SiC粉体表面的吸附状况,采用总有机碳(TOC)间接测定粉体洗涤液中的有机物含量。实验结果表明:固相球磨工艺可有效提高TMAH在SiC粉体表面的吸附率,所制备浆料的固相含量高。TMAH添加量为2.0‰、球磨时间为4 h时所处理的SiC粉体Zeta电位最大(70.6 mV),浆料流变性、稳定性最好。     

表面处理对碳化硅浆料流变性的影响

本文通过对SiC粉体洗涤、表面氧化和聚乙二醇(PEG)包覆等处理后制得的SiC浆料的zeta电位和粘度的测试,研究了表面处理对SiC粉体流变性能的影响.研究表明:通过用酸碱洗涤过后再经过在780℃氧化处理或经PEG包覆所得的SiC粉体,都可以使其浆料的zeta电位的等电点向酸性方向偏移,从而使在pH值为11.8时的电位差大幅度增加,改善了浆料的流变性能.而且用PEG包覆过的SiC粉体浆料的电位差增幅达20左右,使其流变性改善的效果更佳.     

SiC粉体表面改性对其成形坯体含水量的影响

研究了阳离子型表面活性剂溴化十六烷基吡啶对SiC粉体进行表面改性的效果。表面活性剂吸附在SiC粉体表面后,其表面zeta电位升高至27mV;用旋转粘度计表征了表面活性剂的加入对SiC浆料流变性的影响,当HBH的加入量为0.2%时,SiC浆料的触变性最小。当HBH的加入量为0.08%时,SiC浆料的含水量最低,约为8.3%,此时对应的生坯密度为2.42g/cm3。     

SiC浆料的流变性能研究

为制备结构均匀的多孔SiC陶瓷的料浆,本文比较了不同质量分数(40%~60%)的SiC浆料的剪切应力和黏度随剪切速率的变化.结果表明:浆料的等电点在3.6左右,Zeta电位值随着pH值的增加而减小,碱性环境下分散效果更好;用Casson方程拟合浆料的剪切应力,相关系数在0.98以上,随着固相含量的增加,拟合的极限粘度和屈服应力增加;当剪切速率达到100 s-1时,固相含量为40%~55%浆料的粘度都在1 Pa·s以下,固相含量为60% 的浆料粘度大概是2.1 Pa·s.     

SiC粉体表面乙酸的吸附与其浆料流变性研究

针对大分子有机改性剂易造成SiC浆料黏度升高的问题，探索采用乙酸、乙醇等小分子有机物在溶剂热环境中与SiC粉体相互作用的可行性。考察小分子极性有机物在粉体表面的吸附状态，以及粉体在水相中的分散稳定性和流变性能。TOC（总有机碳）测试表明，经过120℃溶剂热处理后，乙酸分子牢固地吸附于SiC粉体表面，增加了表面疏水性减少了粉体与水的结合，同时Zeta电位得到了进一步的提高，pH值10.2时为-67.7 mV。与原始粉体相比，用乙酸溶剂热处理后的SiC粉体所制备的固含量为35 vol%的浆料，黏度低、流变性好。     

碳化硅基浆料的流变性能

研究了pH值、分散剂硅溶胶添加量、固含量对SiC基陶瓷浆料流变性能的影响.结果表明,与分散在水中的陶瓷粉体的Zeta电位相比,分散在硅溶胶中的陶瓷粉体的等电点向酸性方向漂移,且Zeta电位的负值绝对值都增加,这是由于吸附在陶瓷粉体表面的带负电荷的硅溶胶胶粒改变了陶瓷粉体表面的电荷状态.当pH值为11左右、硅溶胶添加量为10%(ω)时,浆料的粘度和剪切应力最小,流动性最佳;固含量达69%(ω)时,浆料呈现较强的触变性.     

碳化硅浓悬浮体的分散特性和流变性研究

通过对碳化硅粉体在有机单体介质中的Zeta电位，分散剂用量和浓悬浮体的粘度等的测试及其沉降试验，详细研究了粒径分布较宽的碳化硅粉体（0.2-250μm)的胶体分散特性，沉降行为以及浓悬浮体的流变行为。结果表明，选用适量的分散剂四甲基氢氧化铵可使SiC颗粒的Zeta电位绝对值提高近20mV，调整浆料pH至11．9附近可制备出固相体积分数高达70％的SiC浓悬浮体。该浓悬浮体中粗细SiC颗粒间能达到一稳定的分数，悬浮粒子不会产生明显地沉降，其流变行为符合Quemada模型。     

前驱物裂解法低温制备碳化硅陶瓷膜

将碳化硅(SiC)粉体和一定量聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)、蒸馏水、聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、聚丙烯酸(polypropylene acid,PAA)混合球磨以制备水性SiC浆料并测定了SiC粒子的动电位及粘度;将浆料均匀涂在SiC支撑体上,在1100℃真空条件下烧成,制备了SiC陶瓷膜并测定陶瓷膜的孔径分布及纯水通量及观察其形貌.研究结果表明:涂膜所用的浆料在pH值为11左右时,SiC粒子动电位最大达到-40 mV,浆料表观粘度最小为20 mPa·s,制备的陶瓷膜孔径大小集中在1μm左右,纯水通量达40 m3/(m2·h).     

Influence of surface oxide layer of SiC powder on the rheological properties of its slurry

In this paper, the influence of surface oxide layer of SiC powder on the rheological behavior of its slurry was studied by acid washing, HF etching, and calcination oxidation processes. Zeta potential, particle size, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), energy dispersive X-ray spectroscopy, and viscosity tests indicated the main factor that resulted in high viscosity of slurry is impure ions existing either on the powder surface or in the water phase, rather than the surface oxide layer. After the impure ions are removed, the surface oxide layer formed at a calcination temperature range of 400°C-750°C does not cause an increase in the slurry viscosity, but contributes to an improvement in the rheological properties of SiC slurry.     

Dispersibility of pretreated polyacrylic acid-modified SiC powder

A slurry with high dispersibility is crucial for slip casting technology. The weakly acidic SiC powder with high dispersibility was prepared with polyacrylic acid pretreated by the sodium hydroxide (adjusted pH = 5). The pretreated polyacrylic acid can be effectively adsorbed on the surface of SiC powder, and its utilization efficiency (37%) was better than the unpretreated one (21%). The modified SiC powder with pH = 6 was obtained by polyacrylic acid modification, and the maximum solid content was 61.2 Vol%. The optimum of the pretreated polyacrylic acid addition amount was 1 wt% based on Zeta potential, solid content, and viscosity analysis data. Compared with the unmodified SiC, the Zeta potential absolute value of the modified (−63 mV) was higher due to a large amount of anionic modifier adsorbed on particle surfaces. The modified SiC slurry was more stable because the modification increases the electrostatic repulsion among the SiC molecules.     

MA/SAS/AMPS共聚物耐高温钻井液降粘剂的研制

合成了耐240℃高温的水基钻井液降粘剂马来酸酐/丙烯磺酸钠/2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(MA/SAS/AMPS)三元共聚物。优选反应条件为:水溶液聚合,n(MA)∶n(SAS)∶n(AMPS)=5∶4∶4,引发剂w(过硫酸铵)=3.0%,w(单体)=45%,共聚反应温度为85℃,反应时间为4h,得到MA/SAS/AMPS共聚物。室内实验证明,加入0.5%该共聚物使淡水基浆在常温下表观粘度由45mPa·s降至30mPa·s,降粘率为80.2%,加入0.5%使淡水基浆在240℃老化16h后的表观粘度由50mPa·s降至34mPa·s,降粘率为65%。     

Effect of SiC powder on the properties of SiC slurry for stereolithography

Silicon carbide (SiC) is a kind of structural ceramics with excellent properties and it is widely used in industrial fields. Stereolithography (SL) is a potential additive manufacturing technique to fabricate fine complex SiC components, the resin-based SiC slurry with superior rheological and photo-polymerization properties is important for SL. In this paper, we investigated the influence of SiC powder on the properties of the SiC slurries for SL. The physical characteristics of SiC powder such as particle size, size distribution and appearance were tested and observed, and their influence on the dispersion, sedimentation and photo-polymerization property of the SiC slurry were investigated and discussed in detail based on their correlative theory, we finally prepared SiC slurry with superior rheological and photo-polymerization properties, and fabricated the fine complex SiC green body with low defects, high accuracy and high bending strength successfully. The SiC slurry with the solid content of 40 vol% was fabricated by the SiC powder with the median diameter D₅₀ ≈ 10.0 μm and a narrow particle size distribution, it is Bingham fluid with good fluidity and the viscosity of it is 464.40 mPa s under the shear rate of 51.08 s^?1, the cured SiC parts with Z – axis dimension change of 0.75% was finally fabricated, the three points bending strength of it is 50.18 MPa. Our research work provides some fundamental understanding of the SL technique for fabricating fine complex SiC components, explored a suitable way to fabricate high quality SiC green parts through SL, and offers some valuable references for preparing SiC slurry with superior rheological and photo-polymerization properties.     

酚醛浆的合成工艺对松香改性树脂性能的影响

研究了酚醛浆合成中烷基酚种类、反应温度、反应时间、酚醛摩尔比及反应体系酸碱性对松香改性酚醛树脂性能的影响,得出了酚醛浆合成的最佳工艺条件。合成的松香改性酚醛树脂软化点165℃、黏度13000mPa·s（25℃）、正庚烷值8．4mL／（2g）,性能优良。     

马来海松酸醇酰胺的合成及其对神华煤分散作用的研究

以松香为原料,与顺丁烯二酸酐加成,再经二乙醇胺改性得到一种多元环状结构的马来海松酸醇酰胺水煤浆分散剂。分散剂含有多个醇酰胺链段,能使水很快润湿煤表面。结合水煤浆在不同浓度、pH、转速等条件下的流变行为和Zeta电位,讨论了分散剂对陕西神华煤成浆性的影响,初步探讨了该分散剂与煤粒的作用机理。研究认为分散剂加入后,以疏水基团与煤表面相连,亲水基团与水相连,并通过亲水链段的空间位阻效应,有效阻隔了煤粒间的聚集,使煤粒得到均匀分散,达到了降低水煤浆粘度,提高稳定性的作用。     

高分子聚合物调控膨润土造浆性能及机理研究

基于江苏某蒙脱石含量为43%的钠化膨润土,对其进行造浆性能检测,发现该膨润土Φ600为5 mPa·s,滤失量为27 mL,造浆性能指标无法满足国标用土的要求,进而提出添加不同高分子聚合物来改善其造浆性能的方案。本文通过单因素试验研究了高分子聚合物对膨润土造浆性能的影响,并采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及Zeta电位等分析手段探究不同高分子聚合物影响膨润土造浆性能的机理,再通过正交试验及优化试验,得到最优的高分子聚合物组合及用量。结果表明:高分子聚合物可吸附在膨润土颗粒表面,这不仅有利于晶格表面氢键的形成,还可形成网状结构,使得泥浆黏度增大,滤失量降低。当添加高分子聚合物为0.1%(质量分数)的聚丙烯酸钠+0.4%(质量分数)的羧甲基淀粉时,膨润土的Φ600为60.5 mPa·s,滤失量为14.5 mL,其他性能也均满足国标对泥浆土的要求。     

两种不同稳定剂对水焦浆稳定性的影响

为提高水焦浆的稳定性,采用A、B两种稳定剂制备水焦浆,考察对比了2种稳定剂对水焦浆的表观黏度和析水率的影响。结果表明,A物质的添加量为0.3%时,随着浓度的增加,流动性逐渐变差,表观黏度上升,由873 m Pa·s增至1 039 m Pa·s,析水率由11.61%降至8.57%。B物质的添加量为0.3%时,随着浓度的增加,流动性逐渐变差,表观黏度由891 m Pa·s增至1 187 m Pa·s,析水率逐渐下降,由6.30%降至3.45%。2种添加剂均可提高水焦浆的稳定性。随着2种稳定剂添加量的增加,水焦浆黏度有所增加,析水率逐渐降低,即稳定性增加。添加0.3%的B物质时浆体的黏度低于添加0.6%的A物质的水焦浆黏度,而浆体的析水率也优于添加0.6%的A物质水焦浆的析水率,因此B物质对稳定性的提升效果要优于A物质。