Como modificar a superfície do pó de nitreto de silício?
A modificação da superfície do pó de nitreto de silício envolve principalmente o tratamento da superfície do pó através de vários métodos físicos e químicos para melhorar as propriedades físicas e químicas das partículas.
A modificação da superfície pode reduzir a atração mútua entre as partículas de pó, permitindo uma melhor dispersão do pó no meio e melhorando a dispersibilidade da pasta de pó. Pode também aumentar a atividade superficial do pó de nitreto de silício, aumentando a sua compatibilidade com outras substâncias e, assim, desenvolvendo novas propriedades.
O princípio fundamental da modificação da superfície do pó é que a interação entre o pó e o modificador de superfície aumenta a molhabilidade da superfície do pó e melhora a sua dispersão em meios aquosos ou orgânicos.
1. Modificação do Revestimento de Superfície
A tecnologia de modificação do revestimento superficial utiliza a adsorção física ou química para fixar uniformemente o material de revestimento à superfície do objeto revestido, formando uma camada de revestimento uniforme e completa. A camada de revestimento formada durante o processo de revestimento é tipicamente uma monocamada.
A modificação do revestimento é geralmente categorizada como inorgânica e orgânica. O revestimento inorgânico envolve principalmente a deposição de óxidos ou hidróxidos apropriados na superfície das partículas cerâmicas para modificar o pó, mas esta modificação apenas afeta as propriedades físicas. O revestimento orgânico, por outro lado, envolve a seleção de substâncias orgânicas como materiais de revestimento. Estas substâncias orgânicas ligam-se a grupos na superfície das partículas de pó e adsorvem seletivamente na superfície, conferindo as propriedades da camada de revestimento ao pó.
Esta tecnologia de modificação oferece um baixo custo, passos simples e fácil controlo, mas os resultados são frequentemente limitados.
2. Tratamento de Superfície com Ácido e Álcali
Os processos de moldagem cerâmica requerem, geralmente, pastas cerâmicas com um elevado teor de sólidos e baixa viscosidade. A densidade de carga na superfície do pó influencia significativamente a reologia e a dispersibilidade da pasta. A lavagem da superfície do pó cerâmico (tratamentos ácidos e alcalinos) pode alterar as propriedades de carga da superfície do pó. Como o nome sugere, este método de modificação envolve a mistura e lavagem completas do pó de nitreto de silício com soluções ácidas ou alcalinas de concentrações variadas.
Ao mesmo tempo, o tratamento alcalino a uma determinada concentração pode também reagir com a superfície dos pós cerâmicos. Pesquisas de Wang Yongming et al. demonstraram que a lavagem alcalina pode reduzir o teor de silanol na superfície do pó de carboneto de silício, diminuindo o seu grau de oxidação, alterando a repulsão eletrostática entre as partículas e melhorando as propriedades reológicas da pasta.
3. Modificação do Dispersante
Com base nas diferenças entre os diferentes tipos de pós cerâmicos, a seleção de um dispersante apropriado ou o desenvolvimento de um novo desempenha um papel fundamental no aumento do teor de sólidos da pasta cerâmica. O tipo e a quantidade de dispersante adicionado podem alterar significativamente o efeito nas propriedades cerâmicas.
Os dispersantes possuem geralmente estruturas hidrofílicas e hidrofóbicas, e é através da interação entre estes grupos hidrofílicos e hidrofóbicos que ajustam as propriedades de dispersão da pasta cerâmica. Os dispersantes incluem tensioativos ou eletrólitos poliméricos, enquanto os tensioativos incluem tensioativos catiónicos e aniónicos.
Os eletrólitos poliméricos incluem o ácido polivinilsulfónico, o ácido poliacrílico, a polivinilpiridina e a polietilenoimina. Os dispersantes podem sofrer reações de adsorção com a superfície do pó, incluindo adsorção química e física, alavancando as forças interpartículas (forças de van der Waals e repulsão eletrostática) e o potencial para efeitos estéricos.
4. Modificação da Hidrofobicidade da Superfície
A modificação da hidrofobicidade da superfície envolve a conversão dos grupos hidroxilo do pó cerâmico em grupos hidrofóbicos, como grupos hidrocarbonetos, grupos alquila de cadeia longa e grupos cicloalquila. Estes grupos orgânicos ligam-se à superfície do pó cerâmico, exercendo um forte efeito hidrofóbico, permitindo uma melhor dispersão no meio de dispersão e evitando a aglomeração.
Quando os polímeros são enxertados na superfície do pó de nitreto de silício, as longas cadeias poliméricas ligam-se à superfície do pó, enquanto as cadeias hidrofílicas das outras extremidades se estendem para o meio aquoso. Durante todo o processo de dispersão, as partículas de pó sofrem repulsão interpartículas e impedimento estérico criado pelas longas cadeias de polímero, resultando numa melhor dispersão da pasta.