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直接凝固注模成型工艺的关键是制备高固相含量、低粘度的稳定浆料,由于碳化硅在高温制备的过程中,表面会形成一薄层SiO2,产生Si-O-Si、Si-O-C等基团,在空气中的水蒸气和氧气作用下,粉体表面会发生氧化,生成一定量的Si-OH基团,其复杂的表面特性和较高的表面能会影响其在水中的分散性与稳定性,因此必须对碳化硅粉体进行表面改性以达到上述成型工艺的要求。碳化硅粉体的改性可以在硅羟基的基础上进行,但是对于粉体表面硅羟基浓度的定量分析尚未见有报道,本文主要作了以下工作: 1.建立了一种定量测定碳化硅粉体表面硅羟基浓度的方法,经测定,实验室购买的三种粒径分别为0.5μm、3μm、5μm的碳化硅粉体表面羟基浓度分别为0.0212mmol/g、0.0177mmol/g、0.0175mmol/g,粉体表面羟基浓度随粒径的增大而减小;将碳化硅粉体经一定量浓度为0.5mol/L的NaOH溶液洗涤,其表面羟基浓度升高,20℃下洗涤72h羟基浓度分别达到0.0275mmol/g、0.024mmol/g、0.0234mmol/g,而当洗涤温度升高至80℃时,表面羟基浓度在洗涤12h后达到上述数值,得到结论:碱洗可以增大碳化硅粉体表面羟基浓度,升高温度有利于粉体表面基团的水解。 2.以国产微米级碳化硅粉体为原料,测试了未经处理的原始粉体在不同pH值溶液中的最大固相添加量,测得原始粉体在pH=10时固相添加量最大为7.5g。根据胶体分散稳定三大理论,设计出碳化硅粉体的有机包覆改性方法,根据静电位阻稳定机制,向粉体表面接枝不同的小分子二元酸,如乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸酐等;根据空间位阻稳定机制,向粉体表面接枝具有不同分子链长度的高分子聚合物,如MPEG350、MPEG500、MPEG1000、MPEG2000以及二元酸-MPEG等;根据静电-空间位阻稳定机制将小分子二元酸和长链高分子聚合物共同接枝到粉体表面进行改性。 3.通过改变实验条件的方法确立了最佳的反应条件,并通过感官测试和沉降实验的方法检测不同改性剂的改性效果,得到结论:以丁二酸作改性剂对粉体进行表面改性时,固相添加量最大,在3mLpH=10的氨水中,达到粘稠状态时加入的丁二酸改性碳化硅为9.45g,固相体积分数达到49.6%,以丁二酸和丁二酸MPEG1000酯共同接枝改性的粉体分散稳定性最好,沉降进行48h后,沉降体积为9.64mL。