改性会议：2025年功能粉体表面改性技术应用创新发展大会将于11月8日在南京召开，报名请联系冯经理18301216601，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸钡、硅灰石、高岭土、膨润土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、电气石粉等；功能性粉体企业：氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、钛白粉、白炭黑、氧化铁红、珠光云母、导热填料、氧化锌、勃姆石、粉煤灰、碳化硅、玻璃微珠、铝粉、铜粉、纳米粉体等；硬脂酸、偶联剂等药剂和改性设备企业；塑料、橡胶、涂料等粉体材料下游应用企业。
经机械粉碎后的超细SiC粉体的颗粒形状不规则，并且由于粒径小、表面能高，粉体颗粒间很容易发生团聚，导致粉体分散性较差，不利于后续的陶瓷成型和烧结过程。因此，需要对超细SiC粉体进行表面改性，以提高粉体的分散性和稳定性，从而改善粉体的成型性能。
表面改性方法种类繁多。其中，应用较多的是表面包覆改性和表面化学改性。
1、表面包覆改性
表面包覆改性是将超细粉体与改性剂按照一定比例在水或有机介质中混合，经磁力搅拌或球磨一定时间后，改性剂通过氢键或静电引力等相互作用吸附到颗粒表面，并在颗粒表面形成单层或多层包覆。
该包覆层能够提高颗粒间的静电斥力或者空间位阻斥力，从而减少粉体间的团聚，并改善陶瓷粉体在水或有机介质中的分散稳定性。
表面包覆改性与表面化学改性的最大差异在于改性剂与粉体表面是否发生化学吸附或化学反应。表面包覆改性几乎适用于所有无机粉体。在表面包覆改性方法中，常用的改性剂包括无机物、表面活性剂和分散剂等等。
（1）表面活性剂
表面活性剂是一种具有两亲性的物质，其分子由非极性疏水部分和极性亲水部分组成。因此，表面活性剂具有许多性能，比如良好的表面活性、润湿性、降低表面张力和能被吸附在界面处等等，使其成为超细粉体颗粒的有效分散剂。Novak S.等人研究发现添加0.5wt%CTAB，可以有效提高SiC颗粒的zeta电位。
（2）分散剂
通常，小分子电解质，例如四甲基氢氧化铵（TMAH）和柠檬酸（CA）等，主要通过静电稳定机制实现陶瓷粉体的分散。当其吸附在颗粒表面后，可以改变颗粒的等电点并增加颗粒的zeta电位，从而增加颗粒间的静电排斥力。
Gnyla J.等人使用TMAH和NaOH来改善SiC悬浮液的稳定性，结果表明，TMA+和Na+离子可以吸附在SiC颗粒表面，增加了斯特恩层的吸附厚度，导致SiC颗粒间的排斥力增加。
Zhang J.等人引入CA作为第二分散剂，研究了其对聚乙烯亚胺（PEI）吸附行为及SiC浆料稳定性的影响，结果表明，添加CA后，可以有效增强PEI在SiC颗粒表面的吸附，并且在酸性和中性pH值范围内，SiC颗粒的zeta电位进一步增加，SiC浆料的稳定性有所提高。
聚电解质是一种具有可正电离或负电离基团的聚合物。聚电解质经常被用作陶瓷粉体的分散剂，可以利用静电位阻机制来改善多种陶瓷粉体的分散性，并且具有成本低和高效率的优点。聚电解质对陶瓷粉体的分散效应受其在颗粒表面的吸附行为及吸附构象影响，而这又与聚电解质的电荷密度、颗粒表面活性位点以及介质pH值等因素有关。
根据分子结构，聚电解质通常分为均聚物和嵌段共聚物。根据所带电荷类型，聚电解质通常可分为聚阳离子、聚阴离子和聚两性电解质。常见的聚阴离子包括聚丙烯酸（PAA）及其衍生物、聚甲基丙烯酸（PMAA）及其衍生物和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等；常见的聚阳离子包括壳聚糖、聚乙烯亚胺（PEI）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）等。
Sun J.等人研究PEI在亚微米SiC粉体表面的吸附行为，结果表明，在酸性和中性pH值范围内，PEI在SiC表面的饱和吸附量约为0.038mg/m2，而在碱性范围内，PEI饱和吸附量增至0.456mg/m2，并且当PEI添加量为1wt%时，SiC浆料的固相含量从30vol%提高到40vol%。
NiuY.等人以PDADMAC为分散剂来改善高浓度SiC浆料的流变性，结果表明，PDADMAC对SiC表面具有较高的吸附亲和力，并且在pH值为3时，制备了具有高固相含量（54vol%）和低粘度（0.539Pa·s）的SiC浆料。
Liu Y.等人以腐植酸钠（HA-Na）为改性剂，制备了高分散性的SiC粉体，从而获得了高固相含量（50vol%）、低粘度（0.322Pa·s）的SiC浆料。
NiuY.等人以阳离子共聚物聚环氧氯丙烷-二甲胺（EPI-DMA）为改性剂，研究了EPI-DMA在SiC表面的吸附及其对SiC粉体性能的影响，结果表明，EPI-DMA对SiC表面的吸附亲和力随着pH值增加而逐渐增大，导致EPI-DMA在SiC表面的构象由环形或尾形向更平坦的队列形转变，从而导致EPI-DMA的饱和吸附量随之增加，并最终制备出高固相含量（54vol%）、低粘度（0.424Pa·s）的SiC浆料。
 2、表面化学改性
表面化学改性是通过改性剂与粉体表面官能团发生化学反应或化学吸附，使改性剂包覆或者接枝在粉体表面，从而改善粉体颗粒表面性质。表面化学改性主要包括表面接枝聚合改性和偶联剂改性等方法。
表面接枝聚合改性方法将聚合物化学键合到无机粉体表面，利用聚合物产生的空间位阻作用，抑制粉体间的团聚，从而改善粉体的分散性。表面接枝聚合改性方法的最大特点是接枝在粉体表面的聚合物是在改性过程中合成的。
硅烷偶联剂是最常用的一种偶联剂，被广泛用作陶瓷粉体的表面改性剂，具有简单和有效等优点。硅烷偶联剂特别适用于改性表面存在羟基的陶瓷粉体，因为羟基与硅烷水解产物之间可反应形成共价键。因此，硅烷偶联剂是少数可以与SiC粉体表面发生化学反应的改性剂之一。
Dos Santos R. P.等人使用3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）对SiC粉体进行有机硅烷化，结果表明，在乙醇介质中SiC表面能键合更多的有机硅烷，并且使用PEI作为分散剂，有效改善了有机硅烷化的SiC颗粒在水介质中的分散性。
Shang X.等人采用KH-550和3-巯丙基三甲氧基硅烷（KH-590）对SiC粉体进行表面疏水改性，结果表明，KH-590对SiC粉体的疏水改性效果优于KH-550，并且随后利用十六烷基碘与KH-590之间的亲核取代反应，使其包覆在SiC颗粒表面来延长烷基链的长度，进一步提高了SiC粉体的疏水性。
资料来源：《张文潇.超细碳化硅粉体表面改性及重结晶碳化硅陶瓷注浆成型研究[D].北京化工大学,2024》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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