Polvere di SiCè un materiale ampiamente utilizzato in varie applicazioni come dispositivi elettronici, rivestimenti e compositi. Tuttavia, la sua agglomerazione e la sua inadeguata dispersione nei mezzi acquosi ne limitano l'efficacia. Pertanto, le tecniche di modificazione della superficie sono essenziali per migliorare le proprietà della polvere di SiC. Questo articolo discute due metodi per la modifica superficiale della polvere SiC ultrafine: modifica PDADMAC e PSS e modifica del tensioattivo AC1830.
Metodo di modifica PDADMAC e PSS
Il metodo di modifica PDADMAC e PSS prevede l'uso di polielettroliti cationici e anionici per modificare la superficie della polvere di SiC. Il processo prevede l'agitazione della polvere di SiC in acqua deionizzata con PDADMAC o PSS per 6 ore, seguita dalla centrifugazione a 3500 giri/min per 10 minuti. La polvere di SiC modificata risultante viene essiccata a 90 ℃ per 12 ore per ottenere polvere di SiC modificata con polielettrolita.
AC1830 Metodo di modifica del tensioattivo
Il metodo di modifica del tensioattivo AC1830 prevede l'uso dell'agente tensioattivo non ionico, AC1830, in combinazione con PSS per modificare la superficie della polvere di SiC. Il processo prevede l'agitazione della polvere di SiC in acqua deionizzata per 0-6 ore con AC1830 e PSS a una concentrazione dello 0,1-1,5% in peso (in base alla massa della polvere di SiC). L'impasto liquido risultante viene centrifugato a 3500 giri al minuto per 5 minuti per rimuovere il tensioattivo in eccesso. Il precipitato viene ridisperso in acqua deionizzata e centrifugato nuovamente. La polvere di SiC modificata viene essiccata a 90 ℃ per 12 ore e quindi macinata per ottenere polvere di SiC modificata con AC1830 e PSS.
Test e caratterizzazione
La polvere di SiC modificata è stata caratterizzata utilizzando varie tecniche come la microscopia elettronica a scansione (SEM), la diffrazione di raggi X (XRD), la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la viscosità dell'impasto liquido, il contenuto solido e il potenziale Zeta. Le immagini SEM hanno indicato che la polvere di SiC modificata aveva una distribuzione granulometrica più uniforme rispetto alla polvere di SiC non modificata. L'analisi XRD non ha mostrato alcun cambiamento significativo nella struttura cristallina della polvere di SiC modificata, indicando che il processo di modifica non ha influenzato la struttura cristallina della polvere di SiC. La viscosità dell'impasto liquido aumentava con l'aumento del contenuto solido e della concentrazione di tensioattivo. Il potenziale Zeta era negativo sia per la polvere di SiC modificata con PDADMAC/PSS che con AC1830, indicando la presenza di cariche negative sulla superficie della polvere di SiC modificata.
Effetto di modifica: (1) PDADMAC viene adsorbito sulla superficie delle particelle SiC attraverso l'interazione di attrazione elettrostatica. A causa dell'elevata affinità di adsorbimento tra i due, la configurazione di adsorbimento di PDADMAC sulla superficie SiC è piatta e la quantità di adsorbimento, la configurazione di adsorbimento e l'effetto di modifica non cambiano con il cambiamento del peso molecolare. Il valore del pH modificato è 11, la quantità aggiunta è 0,24% in peso, la temperatura è 90 ℃ e il tempo di modifica è 6 ore. Poiché l'adsorbimento di PDADMAC fa invertire la carica sulla superficie del SiC, la polvere di SiC modificata viene sciolta in mezzo acquoso per regolare il valore del pH su 3 e la polvere di SiC modificata viene uniformemente dispersa in mezzo acquoso attraverso il meccanismo di stabilizzazione sterica elettrostatica, e il 50% in volume è un impasto liquido SiC preparato con una viscosità di 0,138 Pa. s sotto contenuto di fase solida. (2) Il polistirene solfonato di sodio (PSS) viene adsorbito sulla superficie delle particelle SiC attraverso il legame idrogeno e le forze di van der Waals. A causa dell'interazione elettrostatica repulsiva tra i due, la configurazione di adsorbimento del PSS sulla superficie del SiC è circolare e a forma di coda, e all'aumentare del peso molecolare del PSS, la sua configurazione circolare sulla superficie delle particelle di SiC si espande, la capacità di adsorbimento aumenta e l'effetto di modifica migliora. Utilizzando PSS con un peso molecolare di Mw=1000000, il valore del pH non viene regolato durante il processo di modifica. La quantità aggiunta è dello 0,3% in peso, la temperatura è di 90 ℃ e il tempo di modifica è di 6 ore. La polvere di SiC modificata è stata sciolta nel mezzo acquoso e il valore del pH è stato regolato su 11. La polvere di SiC modificata è stata dispersa uniformemente nel mezzo acquoso attraverso il meccanismo di stabilizzazione sterica elettrostatica. È stato ottenuto un impasto liquido SiC con un elevato contenuto di solidi (45% in volume), corrispondente ad una viscosità dell'impasto liquido di 0,098 Pa. S. (3) Il tensioattivo non ionico ottadecilammina poliossietilene etere (AC1830) e il polielettrolita anionico polistirene solfonato di sodio (PSS) sono stati utilizzati come modificatori per modificare la polvere di carburo di silicio. L'adsorbimento di AC1830 non è influenzato dalle cariche superficiali, può schermare alcune cariche e può fungere da sito di adsorbimento per PSS, promuovendo l'adsorbimento di PSS sulla superficie SiC. Preparato una viscosità di 0,039Pa. se un contenuto solido del 50% in volume di impasto SiC adatto per lo stampaggio a iniezione. Il metodo del potenziale Zeta indica che il punto isoelettrico (IEP) della polvere di SiC modificata con questo metodo è significativamente spostato a sinistra. L'esperimento di sedimentazione mostra che la stabilità della dispersione è notevolmente migliorata. La misurazione dell'angolo di contatto mostra che il modificatore viene adsorbito con successo sulla superficie della polvere e fornisce gruppi idrofili, migliorando così la bagnabilità della polvere. I risultati dei test di adsorbimento indicano che i modelli di adsorbimento isotermico e cinetico di PSS su polvere di SiC e polvere di SiC modificata AC1830 sono conformi al modello di Langmuir e al modello di pseudo secondo ordine (PSO). L'adsorbimento di AC1830 sulla superficie SiC ha migliorato la capacità di adsorbimento del PSS.
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