分散介质物理化学性质的影响


      为满足胶态成型工艺需要,陶瓷浓悬浮体的分散介质往往是含有一些有机添加剂的水溶液,这就要求在对颗粒表面竞争性吸附的过程中,高分子分散剂的吸附速度要比这些添加剂快,且吸附程度更牢。如凝胶注模成型利用有机单体聚合的机理实现陶瓷粉体的原位成型,分散介质中需要添加一定量的有机单体。研究表明,当添加丙烯酰胺(AM)有机单体时,柠檬酸铵(TAC)和聚甲基丙烯酸铵均是氧化铝浓悬浮体的有效分散剂;而用低毒的2-甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)代替AM,则高分子分散剂更为有效,这是因为AM不会和TAC产生竞争性吸附,HEMA会影响TAC的吸附,但不会影响PMAA-NH4的吸附。

除考虑介质组分的影响外,还要考虑介质温度、pH值和离子强度等因素的影响。一般认为高分子分散剂受介质温度影响较小,但是也有研究表明,介质温度对共聚物分散剂散性能影响微弱,而对均聚物分散剂如聚丙烯酸的影响较为显著。介质pH值大小会影响陶瓷颗粒表面荷电状态,对于聚电解质分散剂还会影响其离解和构象的变化。文献报道,分散剂PAAM/COBBaTiO3颗粒表面的饱和吸附量随pH值升高而降低(pH值范围712),但是由于高分子解离程度和分子构象的变化,Zeta电位越来越负。文献研究了聚丙烯酸铵在PZT分散中的pH值效应。结果发现,在酸性条件(pH=3.2),PAANH4离解程度低,基本呈卷曲的构象,悬浮体稳定性差,陶瓷颗粒间容易产生团聚。而在碱性环境(pH=10.1),PAANH4电离程度充分,完全伸展的高分子链覆盖在陶瓷颗粒表面,在静电力和空间位阻的共同作用下,陶瓷浓悬浮体获得良好的流变性和稳定性。若pH值过高(pH=11.9),PAANH4电离程度虽高,但是仅有少量吸附在陶瓷颗粒表面,更多的完全伸展高分子存在于悬浮体中,体系主要是静电稳定,特别容易发生絮凝。文献表明,离子强度对悬浮体稳定性有重要影响。文献揭示了PAA,PMAA和梳型PAA-mPEO在低离子强度下均可为BaTiO3提供稳定分散作用,但是在较高的离子强度下,只有具有最长齿的PAA-mPEO可不受高价反离子和颗粒尺寸的影响仍然能够提供分散稳定作用。与纯高分子聚电解质相比,梳型高分子以电中性的PEO齿屏蔽底层PAA骨干,从而防止由于离子桥接而导致絮凝。可见,梳型高分子能够在一个广泛的pH、离子强度范围内及存在高价反离子的情况下作为有效的分散剂。