（中国粉体技术网/班建伟）随着陶瓷技术的不断发展, SiC微粉表面改性技术的研究越来越受到大家的关注,从查阅的文献资料来看,在国内,陶瓷制品所用的高分散、均匀稳定的普通悬浮液的制备己基本趋于成熟,而高固相含量的悬浮液(浆料)因制备困难、技术保密等原因报道并不多。相比之下,国外制备高固相含量的悬浮液的水平远远高于我们,他们所用的SiC微粉和改性剂己形成了固定牌号的产品。
一、 陶瓷制品所用SiC微粉的改性研究进展
上世纪80年代国外开始对新型陶瓷制品的微粉材料改性如Al203、SiC、Si3N4等开始研究,据文献报道,美国福特汽车公司研究的SiC陶瓷用热固性树脂做载体制备的悬浮浆料,固体含量达74%,Nortno公司生产的陶瓷粉体,可制备固相含量达70%的悬浮浆料,德国FCT公司除提高粉体纯度外,还通过独特的表面处理技术和加入分散剂,使料浆的固相含量达到87.5%,经成型和烧结大大提高了SiC陶瓷的密度。
瑞典L.Begrsrtno教授发明的在浓悬浮体中加入随温度变化的聚酷型两性表面活性剂,其一端紧密吸附颗料表面,另一端向溶剂伸展,可达到使颗粒分散的目的。
国内对SiC、Si3N4;和SiC/Si进行改性研究的机构主要有清华大学、上海硅酸盐研究所、武汉理工大学、浙江大学等单位,他们主要是根据凝胶注浆成型(Gel一easting)和直接凝固注模成型(DierctCoagulationCasting)工艺技术要求,分别采用不同的分散剂对粒径分布较宽的SiC微粉进行了改性研究。
1.清华大学易中周、谢志鹏等采用机械力化学法对粒径分布较宽的SiC微粉(0.2一250μm,d50=2.5μm)通过合理级配混合,加分散剂四甲基氢氧化按,将SiC分散在丙烯酞胺单体水溶液中,制备出了固体含量70%的陶瓷悬浮液。周龙捷等采用丙烯酞胺(AM)和N,N,一亚甲基双丙烯酚胺(MBAM)用作凝胶注模成型过程中聚合的单体,采用过硫酸胺作引发剂和N,N,N,,N'-四甲基乙二钱(TEMED)作催化剂,制备了固相含量50%的SiC (d50=0.148μm)水基悬浮体,通过控制pH值和球磨时间等因素,采用凝胶注浆成型制备出了形状复杂均匀的SiC结构陶瓷。杨金龙,谢志鹏等对精密陶瓷原位凝固制备技术进行了研究。
2.武汉理工大学吉晓莉,郭兵健,李美娟,武七德等通过硅烷偶联剂处理及丙烯酞胺接枝聚合对SiC陶瓷微粉(0.2一18.21μm,d50=l.76μm)进行改性,制备了固相含量56%,表观粘度为568mPaS的SiC悬浮液。魏明坤,王苹,王浩等采用聚甲基丙烯酸甲醋对SiC (粒径和粒度分布不祥)处理,制备了固相含量50%的料浆。
3.上海硅酸盐研究所孙静,高镰,郭景坤等分别对国产SiC粉体(平均直径0.88pm)和德国Norton公司提供的SiC微粉(0.9μm)作了浆料流变性的研究,发现不同来源的SiC微粉表面性质差别很大。国产SiC微粉需添加分散剂聚乙烯亚胺形成稳定浆料,浆料的最高固体含量为40%,粘度为37.2mPa.s;而进口的SiC微粉不需添加分散剂,通过调节浆料的pH值可制得稳定浆料,浆料的最高固体含量为55%,粘度为239mPa.s。
4.浙江大学郭兴中,杨辉,曹明,王建武等分别采用聚乙烯亚胺（PEI)聚乙二醇(PEo)作表面活性剂对SiC微粉(0.5一1,5μm)进行表面处理,球磨烘干,制得的颗粒尺寸为0.4一0.7μm,提高了粉体的分散性和流动性。
5.厦门大学的唐学原重庆大学的张新玉等、青岛化工学院的张巨先唐山学院的刘大成等、分别采用酞胺基、阿拉伯树胶等表面活性剂对SiC进行表面处理,使浆料的分散流动性都得到了一定的提高,并对注膜成形工艺进行了研究。
二、耐火材料制品所用SiC微粉的改性研究进展
传统的碳化硅窑具(棚板、隔焰板、匣钵)多采用机压成型工艺,制得的窑具在强度、硬度、高温化学性能及尺寸等方面都有一定局限性。重结晶SiC窑具作为新一代窑具在环保、节能、减重、节省材料、使用寿命等方面都提出了更高要求,注凝成型工艺是近几年研究的方向,首先它可以克服传统的以水玻璃、高铝水泥做结合剂的耐火材料机械性能和体积密度偏低等缺点,明显改善不定形耐火材料的性能,其次,因为它是湿法工艺,不含有毒成分,既可以保护环境,又可二次利用,所以研究SiC表面改性技术制备低粘度、高固相含量的悬浮液,从而达到注凝成型工艺的要求,是研制开发高级耐火材料的关键。
文献报道美国Norton公司于50年代研制出重结晶SiC窑具并于70年代商品化,我国于80年代开始对重结晶SiC窑具进行研究开发,并引进了一些国外工艺技术及装备,进行批量生产,如唐山碳化硅厂、丹江口碳化硅总厂等。但SiC粉体原料需进口,国内没有合适的原料。
清华大学易中周,谢志鹏通过分散剂调节浆料的pH值,制备了固含量达70%的浓悬浮液,研究了重结晶SiC的凝胶注膜成型;北京钢铁研究总院的张勇,彭达岩等，三磨所的肖俊明等都对新一代SiC窑具的发展和应用前景进行了展望。
三、磨具制品所用SiC微粉的改性研究进展
SiC磨具制品作为磨削工具,应用于各种材料的加工,使用非常广泛,随着新材料的不断涌现,对SiC磨具的质量要求也在不断提高。
在制造精磨、抛光磨具中,由于所用磨料的粒度较细(一般为F230一F1200,40一0.5pm),粒度分布要求较窄,机压成型很难达到磨具坯体要求的密度和强度,通常采用浇注成型。在与陶瓷结合剂混料水浇注成型时,分散、悬浮及流动性不佳,易发生团聚、料浆分层现象,造成坯体密度不均匀;在与有机结合剂混料浇注成型时,也会产生颗粒团聚,分散不均匀,造成磨具强度不高,过早脱砂,严重影响产品使用寿命和抛光质量;这是由于微粉的表面能较大,分散不好,与结合剂的相容性较差造成的。如何解决以上问题一直是磨料磨具行业研究的课题。
日本近年来有专利文献报道,用工业纤维素包覆SiC (平均直径2μm)微粉,制得了纤维复合粒子(100pm);武汉理工大学余家国等用有机硅、有机氟表面活性剂,乙醇、丙醇作试剂,处理SiC微粉填料,可以提高金刚石树脂砂轮的耐磨性。
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