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有机溶媒中氧化铝超微粉稳定性的研究

周丽敏  
【摘要】: 氧化铝陶瓷具有高硬度、高绝缘性、高强度等优异性能,它作为最重要的基片材料在电子工业中得到了广泛应用。在众多的陶瓷成型方法中,流延成型是一种很好的制备层状陶瓷基片的工艺,在此工艺中,分散剂的分散效果是决定基片质量好坏的关键。粉料颗粒在流延浆料中的分散均一性直接影响着素坯的质量及其烧结特性,从而影响烧结产品的性能。目前流延法中常使用有机溶剂,所以粉体在有机溶剂中形成的分散体系的稳定性非常重要。通常,需要加入分散剂来改善浆料的稳定性。 本文以66%丁酮和34%乙醇的共沸混合物为溶剂,测定了α-Al2O3超细粉体在该溶剂系统中所得浆料的流变性,并以此表征分散体系的稳定性,研究了分散剂对浆料系统稳定性的影响。 本文首先考察了浆料流变性随分散剂添加量的变化,由此反映出各条件下浆料的稳定性及分散剂的分散效果。实验表明,分散剂三油酸甘油酯(GTO)、蓖麻油(CTO)和S80都能使浆料稳定性得到改善。只是三者的作用强弱不同,相比之下,S80的分散效果最弱,而GTO和CTO则较好。 实验发现,在0~300s-1的剪切区内,由GTO、CTO及两者混合物分散的有机系统浆料的流变特性与Casson模型相当吻合。在同一剪切速率下,由GTO和CTO分散的浆料的剪切应力和粘度值都随着分散剂添加量的增加而减小;同样,拟合所得的Casson屈服应力值也服从此规律,这表明随着分散剂添加量的增加浆料的稳定性提高。在本文实验系统中,GTO添加量达2.5%就可获得较好稳定的浆料,而CTO添加量达3%时浆料稳定性更好。在分散剂添加量小于2.7%时,由GTO分散的浆料的粘度低于由等量CTO分散的浆料的粘度。而当添加量大于2.7%时,由GTO分散的浆料的粘度高于由CTO分散的浆料的粘度。 在对单种分散剂进行研究的基础上,研究了复合分散剂的分散效果。将GTO与CTO混合加入浆料,考察浆料稳定性的变化。结果表明,当复合分散剂中GTO所占比例在2/3到5/6的范围内时,它对浆料稳定性的改善作用明显优于等量单一分散剂GTO或CTO。 本文采用不同的分散剂制备了流延浆料,并将其在流延机上成型。结果表明,当流延浆料中其它组成完全相同时,素坯的质量会受到分散剂分散效果的影响。用添加了复合分散剂(1.25%GTO+0.25%CTO)的浆料可以制得平整、光滑,具有一定韧性的素坯;而用添加了1.5%CTO的浆料制成的素坯在干燥后严重开裂。


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