CN106927464B - 一种碳化硅微粉的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅微粉表面改性方法，使用两种改性剂对其进行改性，具体方法如下：首先制备聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液和水溶性聚合物的水溶液；其次将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中，搅拌并抽滤并水洗除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵；接着将得到一次改性碳化硅微粉配成水浆料与水溶性聚合物的水溶液搅拌并超声混合，混合均匀后抽滤并干燥就得到改性的碳化硅微粉。本发明能更好地解决碳化硅微粉造粒过程中的分散和分散后稳定问题，获得高性能满足实际应用的碳化硅微粉。而且本发明可以对经过酸碱洗之后的碳化硅微粉进行改性而不受PH值影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅微粉的处理方法，特别是碳化硅微粉表面处理的方法。
背景技术
碳化硅微粉作为磨料或填料在陶瓷精磨磨具、树脂抛光砂轮以及金刚石抛光砂轮等方面有着广泛的应用。由于它的优异性能如硬度高，强度高，抗氧化和耐磨性能十分突出等，碳化硅微粉在耐火材料、工程陶瓷、结构材料等非磨削用途方面的应用也非常广泛。目前，碳化硅微粉已经成为发展现代国防、现代工业和高新科技的主要原材料。由于细粒度(10μm以下)的碳化硅微粉形状不规则、表面能较大、易引起团聚，形成二次粒子，使超细粉体的优势难以发挥。不仅在陶瓷磨具的浇注成型工艺中分散性和流动性达不到成型工艺性能要求，而且在树脂抛光砂轮生产中与结合剂的相容性也较差，严重影响了成品的质量和优异性能。
因此，对碳化硅微粉进行表面改性，使其具有很好的分散性、流动性、消除团聚，在后续的喷雾造粒中制备出的碳化硅微粉能配制成分散均匀稳定且固相含量较高、黏度较低的浆料。现有技术存在能耗大、颗粒分散性不好、使用有机溶剂的危险与环境的污染、生产周期长、产品稳定性差等缺点。本发明具有环保、节能、安全、包裹均匀、分散稳定、生产效率高，滤液重复利用等优点。而且本发明可以对经过酸碱洗之后的碳化硅微粉进行改性而不受PH值影响。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种简单可靠、环保、节能、安全、包裹均匀、分散稳定、生产效率高的碳化硅微粉表面改性的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的其步骤如下：
一种碳化硅微粉的改性方法,利用两种改性剂对碳化硅微粉改性，
(1)制备改性剂溶液：
一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为1％～10％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为5％～30％的溶液，其中水溶性聚合物是木质素磺酸钠、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸铵中的一种或任意几种组成的；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌1～2小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合1～2小时并超声处理15～30分钟然后抽滤，将二次改性的所得碳化硅微粉在110℃～180℃下干燥2.5～4小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的1％～5％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的0.5％～2％。
具体的,所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
本发明的有益效果是：
(1)采用两步改性法，首先强阳离子聚电解质-聚二甲基二烯丙基氯化铵的正电荷密度高、分子量易于控制、水溶解性好不成凝胶、对PH值变化不敏感等特点，通过静电位阻稳定机制吸附在粉体表面，改变了颗粒的分散状态和其表面电荷性能达到初步稳定分散包裹的效果。
(2)后采用低分子量水溶性聚合物对颗粒依靠吸附作用再次充分包裹，经过两次表面改性而得到分散均匀且稳定的碳化硅微粉。
(3)本发明操作简单、环保、节能、安全、包裹均匀、分散稳定、生产效率高、滤液能循环使用且所用的改性剂对PH值变化不敏感、无毒、水解稳定性好等优点。所以本发明可以对经过酸碱洗之后的碳化硅微粉进行改性而不受PH值影响。
具体实施方法
下面结合具体实例对本发明进行说明，以下实施方式仅用于说明本发明，而不用于限制本发明所要求保护的范围。
实施例1，一种碳化硅微粉的改性方法,其步骤如下：
(1)制备改性剂溶液：
一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为4％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为20％的溶液，其中水溶性聚合物是木质素磺酸钠；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌1小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合1小时并超声处理20分钟然后抽滤，将二次改性所得碳化硅微粉在160℃下干燥3小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的2％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的1％。
所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
实施例2，一种碳化硅微粉的改性方法,其步骤如下：
(1)制备改性剂溶液：
一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为2％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为30％的溶液，其中水溶性聚合物是聚甲基丙烯酸铵；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌2小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合2小时并超声处理15分钟然后抽滤，将二次改性的所得碳化硅微粉在110℃下干燥4小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的2％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的1％。
所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
实施例3，一种碳化硅微粉的改性方法,其步骤如下：
(1)制备改性剂溶液：一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为5％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为30％的溶液，其中水溶性聚合物是羧甲基纤维素钠；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌1.5小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合2小时并超声处理30分钟然后抽滤，将二次改性所得碳化硅微粉在180℃下干燥4小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的5％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的2％。
所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
实施例4，一种碳化硅微粉的改性方法,其步骤如下：
(1)制备改性剂溶液：一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为1％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为25％的溶液，其中水溶性聚合物是聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚甲基丙烯酸铵；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌2小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合2小时并超声处理15分钟然后抽滤，将二次改性所得碳化硅微粉在110℃下干燥4小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的1％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的0.5％。
所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
Zeta电位是反应颗粒表面胶体特性的一个重要参数，近年来大家也采用Zeta电位作为评判超细粉体在水中分散稳定性的标准。碳化硅悬浮液的分散性和流动性与其Zeta电位值有很大的关系，当体系中Zeta电位绝对值高时，颗粒的双电层表现为最大排斥力，使得颗粒在体系中分散，使悬浮体保持较高的分散稳定性。当颗粒的Zeta电位等于零时(即等电点IEP)，悬浮液中颗粒表面不带电荷，此时颗粒间吸引力大于双电层之间的排斥力，易发生团聚而沉降。因此悬浮液中颗粒的Zeta电位可以表征颗粒分散性能的好坏。
将实施例1、2、3和4改性后的碳化硅微粉和未改性的碳化硅微粉进行Zeta电位比较，得到如表1中所示的结果。
表1：
Claims (2)
1.一种碳化硅微粉的改性方法，其特征在于：利用两种改性剂对碳化硅微粉改性，其步骤如下：
(1)制备改性剂溶液：
一种是聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量浓度为1％～10％；
另一种是水溶性聚合物与水混合得到质量浓度为5％～30％的溶液，其中水溶性聚合物是木质素磺酸钠、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸铵中的一种或任意几种组成的；
(2)对碳化硅微粉改性：将聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入到碳化硅微粉原料的水浆料中搅拌1～2小时，抽滤并在抽滤过程中水洗三次除去过量的聚二甲基二烯丙基氯化铵，得到一次改性的碳化硅微粉；然后将得到的一次改性碳化硅微粉再与水混合制浆，把水溶性聚合物的水溶液加入其中搅拌混合1～2小时并超声处理15～30分钟然后抽滤，将二次改性的所得碳化硅微粉在110℃～180℃下干燥2.5～4小时，就得到表面改性后的碳化硅微粉成品；
其中聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的1％～5％，水溶性聚合物水溶液中溶质的质量占碳化硅微粉原料质量的0.5％～2％。
2.根据权利要求1中所述的一种碳化硅微粉的改性方法，其特征在于：所用的水溶性聚合物的分子量控制在400～1500。
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