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1、DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2004.01.012中国陶瓷工业CHINACERAMICINDUSTRY2004年02月第11卷第1期Feb.2004Vol.11,No.1文章编号:1006-2874(2004)01-0050-05粉体的表面修饰与表面包覆方法的研究1121刘波庄志强刘勇王悦辉(1.华南理工大学材料学院,广州:510640,2.顺德协力电子元件有限公司,528308)摘要通过粉体的表面修饰与表面包覆以改善粉体的分散性,粉体的表面性质乃至改变粉体的相结构和性质,已经成为超细与纳米粉体制备和应用的关键技术。本文介绍了陶瓷粉体的各种表面修饰、粉体包覆的方法、基本
2、原理、特点,详细讨论了液相化学包覆技术。关键词陶瓷粉体,表面修饰,表面包覆,分散性,表面改性+中图分类号:TQ174.758.2文献标识码:A或化学作用将改性杂质包覆于超细粉体颗粒的外表面,形成1前言核—壳结构。即被研究的粉体作为核,改性杂质作为壳成分(如图1(b)所示)。对于几何尺寸在纳米级范围内的粉体,表粉体的团聚与分散问题已经成为制备与发展陶瓷超细/面包覆往往可以达到严格控制材料的化学计量和相结构的效纳米粉体的瓶颈。单相粉体往往难能满足高技术陶瓷与功能果。功能陶瓷材料目前正在朝着多功能化和高性能化的方向陶瓷发展的需要,因此,人们开展了超细粉体的表面修饰、表发展。在突破材料的应用局限性过
3、程中涌现了纳米技术与纳面改性乃至利用表面包覆技术改变材料的相结构和性质的研米材料,给材料科学和技术赋予了新的研究热点和新的经济究。近年来,这些方面,尤其是在超细和纳米粉体的制备与应增长点。显然,表面修饰与表面包覆技术就显得更加重要了。用方面,取得了很大的发展。由于超细粉体的大比表面积效应,使粉体的团聚成为超细与纳米粉体制备过程的一项关键技术。粉体的表面修饰是解决超细粉体团聚的一种最重要的途径。粉体的表面修饰主要是改善粉体的表面化学与物理特性,在提高粉体在介质中的分散性、降低粉体的团聚程度的同时,赋予材料新的特性。表面包覆方法已经在荧光材料、磁性材料等的表面改性和体材改性方面取得了很好的成效。
4、该方图1掺杂改性示意图法主要是通过有机表面活性剂,改变粉体分散体系中气液、固Fig.1Sketchmapofdopingmodification液界面张力,在粉体表面形成一定厚度的吸附层或单层膜,来改变粉体的表面特性或赋予粉体新的性质。同时,通过这种方法降低颗粒的表面能,使粉体超细颗粒相互分离,达到分散2粉体的表面修饰〔1-2〕效果,有利于提高粉体的活性,改善其耐久性。材料的改性效果在很大程度上取决于改性组分在被研究为了实现良好的表面修饰效果,用于改性的有机物应该〔3〕的粉体中的均匀分散性。传统的陶瓷制备方法是将配方粉与颗粒达到最大程度的润湿,即形成均匀致密的包覆层,这主体经过球磨、混和、成
5、型和烧结而成。但是由于这种方法很难要依赖于有机改性剂在颗粒表面的物理和化学吸附作用。其达到成分间的均匀混和,化学计量和相结构难以控制(见图1中物理吸附主要通过改性剂与颗粒之间通过范德华力、静电-a)所示。因此,人们利用粉体的表面包覆方法对粉体进行引力等物理作用;化学吸附主要是利用颗粒外表面的官能团表面改性或改变粉体的组成和相结构。例如,通过机械作用与改性剂间的化学反应实现表面活性剂对颗粒的表面包覆,收稿日期:2003-09-20资助项目:广东省自然科学基金资助项目(编号:020951)2004年第1期中国陶瓷工业51作者简介:刘波,男,博士生这是粉体表面修饰研究的主要内容。由于用于改性的有机
6、物超细粉体核—壳结构的设计,实现陶瓷材料性能的改善调节。种类繁多、官能团结构各异,其吸附机制以及吸附层的结构非3.2核—壳结构在烧结过程中的演变常复杂。其吸附量以及吸附作用的强弱通常与粉体的表面性当改性杂质为烧结助剂时,经过包裹,一般形成无定型壳质,改性剂的结构特点以及温度、介质性质(如体系的pH值、层,在烧结过程中无定形壳层容易转变为液相,完全浸润粉体无机盐的添加)等因素有关,更多的是一些经验性的规律。颗粒,加快了传质过程和气体的排放,从而有利于材料的致密〔2〕烧结和烧结温度的降低〔2〕。对于其他的固溶改性杂质,则可2.1偶联剂处理偶联剂(couplingagent)是一种同时具有与无机物
7、和有机大大地降低扩散位垒,促进烧结,减低烧结温度。核—壳结构物分别反应的功能基团的化合物,其分子量不大。偶联剂的在烧结过程中的演变主要与壳层成分有关。掺杂改性主要分作用是其一端能与粉体表面结合,另一端可与分散介质有强为三种方式为:的相互作用。因此,偶联剂可以提高陶瓷材料与聚合物材料(1)直接固溶到粉体内:壳层的组分会部分或全部进入的亲和性,实现粉体在聚合物材料中的分散。目前常用的偶核,作为核的粉体成分也会向壳
