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本文主要研究了非均匀成核法在石墨表面改性中的应用。并以此为基础,将经非均匀成核法改性后石墨引入到MgO-C浇注料中,对含改性石墨的浇注料性能进行了研究。 非均匀成核法是在纳米粉体表面包覆中应用得较为成功的一种表面改性方法,本文分别采用非均匀成核法的两种不同工艺对石墨表面进行处理,即水解包覆工艺和沉淀包覆工艺。 水解包覆工艺改性研究结果表明:pH值,处理温度,覆层前驱物溶液的浓度、缓冲溶液加入量和覆层前驱物加入量这几个因素对石墨表面覆层形成存在重要影响。采用水解法进行石墨表面改性的最佳工艺条件是pH=6.5,覆层前驱物溶液浓度=0.064mol╱l,T=343K,V((缓冲溶液)=40ml。在此条件下,石墨表面被均匀地包覆上一层Al(OH)3覆层粒子,使石墨表面覆层粒子的尺寸在数十纳米至数百纳米之间。并且,随改性处理体系中覆层前驱物加入量的增加,改性石墨表面覆层粒子的粒径增大,分布更密集。经水解法改性后,石墨的表面电性发生改变,其等电点由2~3变为8~9,与Al(OH)3的等电点相近;与未改性石墨相比,改性石墨与水的接触角下降约10°。当Al(OH)3/石墨(wt%)=10时,水解法改性石墨的氧化失重率比未改性石墨下降了约20%,因此经水解法改性后,石墨与水的润湿性有所改善,抗氧化性有所提高。 沉淀包覆工艺改性研究结果则表明:沉淀法对pH值的选择性较小,在本试验选择的pH值范围内,石墨表面大部分没有被包覆,只有小部分表面有局部富集的絮状覆层物质沉积,包覆均匀性差。并且随覆层前驱物加入量的增加,沉淀法改性石墨表面局部富集的絮状覆层物质增多,覆层变厚。经沉淀法改性后,石墨的表面电性发生了一定的变化,其等电点从2~3变为7~8,但与Al(OH)3的等电点(8~9)存在一定的差异;接触角测定结果则表明,经沉淀法改性后,石墨与水的接触角并没有改变,即改性石墨与水的润湿性没有明显改善;当Al(OH)3/石墨(wt%)=10时,改性石墨的氧化失重率比未改性石墨下降了约10%,这说明经沉淀法改性后,石墨的抗氧化性得到了一定的改善。 用水解法改性石墨和沉淀法改性石墨制备MgO-C浇注料,对其流动性和其它基本性能进行了研究。结果表明:与含未改性石墨的MgO-C浇注料相比,含水解法改性石墨的MgO-C浇注料流动性和其它基本性能均略有改善,并且随覆层前驱物加入量的增加,含水解法改性石墨的MgO-C浇注料性能有所改善。随改性石墨加入量的增加,含水解法改性石墨的MgO-C浇注料的性能呈明显的下降趋势。而以沉淀法改性石墨为碳源的MgO-C浇注料性能没有明显改善。