超细碳化硅粉末的表面改性方法

超细碳化硅粉末是一种优良的无机材料，具有很高的化学惰性、高硬度和高熔点等优良特性，因此在制造业中有着广泛的应用。但是，由于其表面活性较低，在某些工业应用场景中难以发挥其优良性能。因此，对于超细碳化硅粉末的表面改性方法的研究具有重要的意义。

本文将介绍两种超细碳化硅粉末表面改性方法，并对改性后的粉末进行了测试与表征。

首先介绍的是通过聚电解质改性的方法。该方法采用阳离子型聚电解质聚二烯二甲基氯化铵（PDADMAC）或阴离子型聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）对超细碳化硅粉末进行改性。具体过程是将PDADMAC或PSS和SiC粉体在去离子水中搅拌6小时，然后在3500rpm下离心10分钟，将离心后的粉体在90℃下干燥12小时，以获得聚电解质改性的SiC粉体。该方法能够使超细碳化硅粉末表面形成聚电解质层，增加表面活性，提高其稳定性和可分散性。

其次介绍的是使用表面活性剂进行改性的方法。该方法采用非离子型表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚（AC1830）与阴离子型聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）联合改性碳化硅。具体操作方法是，使用磁力搅拌器将50g原始碳化硅粉末和50ml去离子水混合；将混合物搅拌0-6小时；添加0.1-1.5wt%的AC1830（基于SiC粉体的质量），并将浆料搅拌0-6小时；为了尽可能减少改性剂过多造成的负面影响，以3500rpm的速度离心浆料5分钟，去除上清液，将沉淀物重新分散在50毫升去离子水中，然后再次离心；将沉淀物在90℃的烘箱中干燥12小时，研磨后获得经AC1830改性的SiC粉末；使用PSS重复上述操作；最后将改性后的碳化硅粉末均匀地分散在去离子水中，得到改性碳化硅浆料。该方法能够形成表面活性剂分子层，改善超细碳化硅粉末的表面性质，提高其稳定性、可分散性和可用性。

在对改性后的超细碳化硅粉末进行测试与表征时，主要采用了SEM、XRD、粒度分布、浆料粘度、固相含量、Zeta电位等方法。其中，SEM观察结果显示，改性后的碳化硅粉末表面更加光滑，粒子更为均匀。XRD测试结果显示，改性后的碳化硅粉末结晶性能并未发生变化。粒度分布结果显示，改性后的碳化硅粉末颗粒分布更加均匀，粒径更为稳定。浆料粘度、固相含量、Zeta电位等指标的测试结果也显示，改性后的碳化硅粉末具有更好的分散性和稳定性。

改性效果：（1）聚二烯二甲基氯化铵（PDADMAC）通过静电引力相互作用吸附到SiC颗粒的表面。由于二者间的高亲和力吸附作用，PDADMAC在SiC表面的吸附构型为平坦的构型，且吸附量、吸附构型及改性效果不随分子量的变化而变化。改性pH值为11，添加量为0.24wt%，温度为90℃，改性时间为6h。由于PDADMAC的吸附使得SiC表面的电荷反转，将改性SiC粉体溶于水介质中调节pH值至3，改性SiC粉体通过静电-空间位阻稳定机制均匀分散在水介质中，制备了50vol.%固相含量下粘度为0.138Pa.s的SiC浆料。（2）聚苯乙烯磺酸钠（PSS）通过氢键和范德华力相互作用吸附到SiC颗粒的表面。由于二者间存在静电排斥相互作用，PSS在SiC表面的吸附构型为环状和尾状的构型，且随着PSS分子量的增大其在SiC颗粒表面的环状构型扩大、吸附量增大、改性效果变好。采用分子量为Mw=1000000的PSS，改性过程中不调节pH值，添加量为0.3wt%，温度为90℃，改性时间为6h。将改性SiC粉体溶于水介质中，调节pH值至11，改性SiC粉体通过静电-空间位阻稳定机制均匀分散在水介质中。得到了较高固相含量（45vol.%）的SiC浆料，对应的浆料粘度为0.098Pa.s。（3）采用非离子型表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚（AC1830）和阴离子型聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）作为改性剂对碳化硅粉体进行改性。AC1830的吸附不受表面电荷的影响，能屏蔽部分电荷，且可作为PSS的吸附位点，促进PSS在SiC表面的吸附。制备了粘度为0.039Pa.s、固相含量为50vol.%的适合于注浆成型的SiC浆料。Zeta电位法表明，用该方法改性的SiC粉末的等电点（IEP）明显向左偏移。沉降实验表明，分散稳定性显著提高。接触角测量表明，改性剂成功地吸附在粉末表面，并提供亲水基团，从而改善了粉末的润湿性。吸附测试结果表明，PSS对SiC粉体和AC1830改性SiC粉体的等温吸附模型和动力学吸附模型符合Langmuir模型和伪二级（PSO）模型。AC1830在SiC表面的吸附提高了PSS的吸附能力。

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