分散剂对水介质中wc粉体分散稳定性的影响

分散剂对水介质中wc粉体分散稳定性的影响

碳化锆具有良好的耐寒性、高硬度和良好的稳定性等优点。它是生产僵硬、高钴材料的重要原材料。国内外已有一些关于WC粉体和WC复合粉体分散的研究报道。Laarz和Bergstr9m等周定良等总体而言,WC粉体的分散研究主要以其复合粉体为主,单独研究WC粉体的分散鲜有报道1实验1.1实验试剂与仪器WC粉体由上海晶纯试剂有限公司生产,粒径~1μm;分散剂分别为十二烷基苯磺酸钠SDBS(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),羧甲基纤维素钠CMC(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),聚乙烯醇PVA(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);去离子水(浙江大学化学系)为分散介质。实验所用仪器有烧杯,带刻度的试管,数显恒温恒速磁力搅拌器(杭州仪表电机有限公司);电子天平(赛多利斯科学仪器北京有限公司);马尔文ZEN3600Zeta电位分析仪(英国马尔文);Avatar360型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR,美国Nicolet公司);透射电子显微镜(TEM)JEM-1200EX型(日本日电公司)。1.2沉降高度的测定将一定量的WC粉体加入到去离子水中,机械搅拌1h(搅拌速度600r·min将上述制备的1%WC悬浮液倒入25ml的带刻度的试管中,静置,观察并记录悬浮液的沉降高度。1.3分散稳定性表征采用沉降试验测试WC悬浮液的分散稳定性。沉降法是悬浮液分散稳定性最直观的表征手段,相对沉降高度(relativesedimentationheight,RSH)是表征悬浮液分散稳定性最直观的参数,其示意图如图1,计算公式为公式(1),其中H为悬浮液高度,H采用马尔文ZEN3600Zeta电位分析仪测量WC粉体在分散剂作用前后的Zeta电位值。取一定体积的在水介质中分散好的WC悬浮液上清液,加入到有相应分散剂浓度的分散剂溶液中稀释后进行电位测定;采用KBr压片法制样。2结果与讨论2.1相对沉降高度图2为添加聚乙烯醇后WC悬浮液的相对沉降高度随加入量的变化曲线。从图2可以看出,当聚乙烯醇的加入量在0~1%范围内变化时,随着沉降时间的延长,WC悬浮液的相对沉降高度明显降低,静置24h后,悬浮液基本沉降完毕;当聚乙烯醇含量从2%增加至4%,相对沉降高度在4h以内降低不明显,24h时沉降量较大。当聚乙烯醇的添加量为4%时,悬浮液的分散性最好,沉降24h时相对沉降高度依然可达到92.24%。图3为4%聚乙烯醇分散前后WC粉体的红外图谱。从图3可以看出,PVA在3451cm2.2相对沉降高度图4为添加十二烷基苯磺酸钠后,WC悬浮液的相对沉降高度随SDBS加入量变化曲线。从图4中可以看出,当十二烷基苯磺酸钠的加入量从0.05%增至1.00%,3h之内,悬浮液的相对沉降高度均呈现出先增加后减小的趋势,当沉降时间为10,30min,3h时,相对沉降高度均在SDBS添加量为0.05%处取得最大值,分别为100%,97%和76%。当SDBS的添加量大于0.2%时,WC悬浮液发生快速沉降,30min至3h的相对沉降高度均低于未加任何分散剂时WC悬浮液的相对沉降高度,这可能是由于加入过量SDBS破坏了WC悬浮液中原有的电荷平衡,使其发生聚沉。2.3相对沉降高度随羧甲基纤维素钠添加量的变化图5为添加羧甲基纤维素钠前后WC悬浮液的相对沉降高度随加入量的变化曲线。从图5可以看出,当羧甲基纤维素钠的浓度在0.05%~0.30%变化,沉降时间为10min时,WC悬浮液的相对沉降高度几乎没有变化;而1,4,24h时的相对沉降高度都随羧甲基纤维素钠添加量的增加而提高;当其添加量为0.3%,沉降24h后,WC悬浮液的相对沉降高度依然可达91.29%。图6是0.30%羧甲基纤维素钠分散前后WC的红外图谱,曲线(2),(3)分别是分散剂CMC和WC粉体的红外吸收光谱。从图6(2)可以看出,CMC在3429cm2.4二烷基苯磺酸钠分散wc粉体的zeta电位液相中分散剂分散超微颗粒的机制通常有以下3种聚乙烯醇是一种中性的高分子聚合物,具有长链状结构,其分子结构式如图7(a)所示。从图8可以看出,经PVA作用后,WC粉体的Zeta电位由-7.62变到-6.08mV,Zeta电位绝对值有微小的降低,可见PVA对WC粉体的分散并不依靠表面电荷的增加,而是靠其长碳链的高分子结构产生的位阻作用。因此PVA通过空间位阻效应实现对WC的稳定分散。十二烷基苯磺酸钠是一种短链状阴离子型表面活性剂,结构式如图7(b)所示。从图7(b)可以看出,经十二烷基苯磺酸钠作用前后,WC粉体的Zeta电位分别为-7.62和-58.3mV,可见其Zeta电位绝对值有明显提高。说明十二烷基苯磺酸钠分散WC粉体的主要分散机制为静电斥力。而从图4可以看出,WC悬浮的相对沉降高度对SDBS的添加量敏感,当添加量高于最佳添加量时,分散稳定性甚至比未加任何分散剂时还差,这是由于过量的SDBS会压缩WC表面的双电层,使颗粒间的斥力减小,导致WC发生聚沉。羧甲基纤维素钠是天然纤维素与氯乙酸经化学改性得到的一种具有醚结构的衍生物3分散剂对wc粉体分散机制的影响1.聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠均对WC粉体有较好的分散作用,当其添加量分别为4.00%,0.30%,沉降时间为24h的相对沉降高度分别为92.24%,91.29%。2.十二烷基苯磺酸钠对WC粉体也有一定的分散作用,当添加量为0.05%,静置3h后,相对沉降高度为76.00%;当含量继续增加,悬