[发明专利]一种提高碳化硅粉末在水系中分散稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种提高碳化硅粉末在水系中分散稳定性的方法。该方法将碳化硅粉末分散于水系中配成浆料，加入蔗糖酯表面活性剂溶液，使蔗糖酯质量占碳化硅质量的5％‑30％，混合搅拌均匀，得到混合液，并且调节该混合液的pH值在8～12之间；所述的蔗糖酯表面活性剂溶液中，蔗糖酯为溶质，乙醇为溶剂。该方法操作简单、使用的分散剂无毒无害、节能环保、成本低，制备出的碳化硅水系中碳化硅的分散性好、稳定性高，可作为碳化硅浆料通过注浆成型等工艺制备碳化硅陶瓷，以提高碳化硅陶瓷的分散稳定性。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷技术领域，特别涉及一种提高碳化硅粉末在水系中分散稳定性的方法。

背景技术

碳化硅(SiC)不仅是一种强共价键型碳化物，而且还是一种性能优异的工程陶瓷材料。碳化硅具有极高的分解温度，可达2600℃，不仅常温下强度、硬度、耐磨损等性能优良，而且高温下抗氧化性、抗蠕变性等性能是已知陶瓷材料中最优的。目前，碳化硅已被广泛应用于航空航天、化工、机械、交通、能源及冶金等领域，被认为是火箭发动机、燃气涡轮机、先进热机、热交换器、高温耐磨件等最优的候选材料之一。

目前碳化硅陶瓷制备方法较多，注浆浸渍成型是最常用的方法之一，其中制备高固相含量、分散稳定、均一的碳化硅陶瓷浆料是该方法中的关键步骤。但是碳化硅粉末很难在水系中形成稳定的浆料，极易发生团聚和沉降，因此碳化硅粉末在水系中的分散稳定性是注浆浸渍成型的关键问题。即，要想最大限度的利用碳化硅浆料来注浆成型，就必须控制好碳化硅浆料的分散性和稳定性。

目前，国内外对碳化硅陶瓷浆料的分散性及流变性的研究较多，分散工艺也各种各样。例如，唐学原发现不同的分散剂种类对碳化硅浆料分散性作用机理不同。张智等通过添加硅溶胶制备出固相体积分数为69％的碳化硅浆料。李玮等使用四甲基氢氧化铵作为分散剂，研究其对碳化硅浆料流变性的影响，并分析了其原因。Sun等利用聚乙烯亚胺(PEI)作为分散剂，研究分散剂用量对碳化硅浆料流动性的影响。张庆勇等采用接枝共聚包覆改性技术在碳化硅表面形成一层聚电解质膜，使改性后的碳化硅粉体的分散性大大提高。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提高碳化硅粉末在水系中的分散稳定性，从而为制得高质量的碳化硅陶瓷奠定基础。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种提高碳化硅粉末在水系中分散稳定性的方法，其特征是：将碳化硅粉末分散于水系中，配成固相体积分数为10％-50％的浆料，加入蔗糖酯表面活性剂溶液，使蔗糖酯质量占碳化硅质量的5％-30％，混合搅拌均匀，得到混合液，并且调节该混合液的pH值在8～12之间；所述的蔗糖酯表面活性剂溶液中，蔗糖酯为溶质，乙醇为溶剂。

作为优选，所述的碳化硅粉末的平均粒度范围为7.5μm～102.5μm。

作为优选，蔗糖酯质量占碳化硅质量的15％-25％，进一步优选为25％。

作为一种实现方式，所述的蔗糖酯表面活性剂溶液是将蔗糖酯在60～80℃的温度下溶解，然后加入乙醇而配制得到；作为优选，所述的蔗糖酯表面活性剂溶液中还包括丙酮。

作为一种实现方式，利用碱调节所述混合液的pH值。作为优选，所述的碱为氢氧化钠溶液和氨水中的一种；作为进一步优选，氢氧化钠溶液的浓度为5％～10％，氨水溶液的浓度为5％～10％。

作为优选，碳化硅粉末分散于水系之前，首先将碳化硅粉末进行清洗处理。作为一种实现方式，碳化硅粉末的清洗处理过程为：将碳化硅粉末分散于2％-10％的盐酸溶液中，混合搅拌均匀后静置，待浆料分层后除去上层液体，然后对所得浆料进行离心和蒸馏水清洗，直至pH值在中性范围内，最后进行干燥，得到碳化硅粉末。

利用本发明的方法还可以制得一种高分散性的碳化硅粉料，是利用本发明的方法提高碳化硅粉末在水系中分散稳定性之后进行静置、干燥，得到高分散性的碳化硅粉料。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：