จะปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกอนไนไตรด์ได้อย่างไร?

การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิคอนไนไตรด์นั้น เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงพื้นผิวของผงด้วยวิธีการทางกายภาพและทางเคมีที่หลากหลาย เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของอนุภาค

การปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถลดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคผง ทำให้ผงกระจายตัวได้ดีขึ้นในตัวกลาง และปรับปรุงการกระจายตัวของผงเหลว นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิวของผงซิลิคอนไนไตรด์ เพิ่มความเข้ากันได้กับสารอื่นๆ และทำให้เกิดคุณสมบัติใหม่ๆ

หลักการสำคัญของการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงคือ ปฏิกิริยาระหว่างผงและสารปรับเปลี่ยนพื้นผิวจะช่วยเพิ่มความสามารถในการเปียกของพื้นผิวผง และปรับปรุงการกระจายตัวในสารอินทรีย์หรือสารอนินทรีย์

1. การปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิว

เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิวใช้การดูดซับทางกายภาพหรือทางเคมี เพื่อยึดวัสดุเคลือบเข้ากับพื้นผิวของวัตถุที่เคลือบอย่างสม่ำเสมอ ทำให้เกิดชั้นเคลือบที่สม่ำเสมอและสมบูรณ์ โดยทั่วไปแล้ว ชั้นเคลือบที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเคลือบจะเป็นชั้นเดียว

การปรับเปลี่ยนการเคลือบโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นประเภทอนินทรีย์และอินทรีย์ การเคลือบอนินทรีย์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเคลือบออกไซด์หรือไฮดรอกไซด์ที่เหมาะสมบนพื้นผิวของอนุภาคเซรามิกเพื่อปรับเปลี่ยนผง แต่การปรับเปลี่ยนนี้จะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพเท่านั้น ในทางกลับกัน การเคลือบแบบอินทรีย์เกี่ยวข้องกับการเลือกสารอินทรีย์เป็นวัสดุเคลือบ สารอินทรีย์เหล่านี้จะจับตัวกับกลุ่มบนพื้นผิวของอนุภาคผงและดูดซับบนพื้นผิวอย่างเลือกสรร ส่งผลให้คุณสมบัติของชั้นเคลือบถูกถ่ายทอดไปยังผง

เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนนี้มีต้นทุนต่ำ ขั้นตอนง่าย และควบคุมได้ง่าย แต่ผลลัพธ์ที่ได้มักจะมีข้อจำกัด

2. การปรับสภาพพื้นผิวด้วยกรดและด่าง

โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการขึ้นรูปเซรามิกจำเป็นต้องใช้สารละลายเซรามิกที่มีปริมาณของแข็งสูงและความหนืดต่ำ ความหนาแน่นของประจุบนพื้นผิวของผงมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติการไหลและการกระจายตัวของสารละลาย การล้างพื้นผิวผงเซรามิก (การปรับสภาพด้วยกรดและด่าง) สามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติประจุบนพื้นผิวของผงได้ ดังชื่อที่บ่งบอก วิธีการปรับเปลี่ยนนี้เกี่ยวข้องกับการผสมและล้างผงซิลิคอนไนไตรด์อย่างละเอียดด้วยสารละลายกรดหรือด่างที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน

ในขณะเดียวกัน การบำบัดด้วยด่างที่ความเข้มข้นที่กำหนดก็สามารถทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของผงเซรามิกได้เช่นกัน งานวิจัยของ Wang Yongming และคณะ แสดงให้เห็นว่าการล้างด้วยด่างสามารถลดปริมาณไซลาโนลบนพื้นผิวของผงซิลิกอนคาร์ไบด์ ลดระดับการเกิดออกซิเดชัน เปลี่ยนแปลงแรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาค และปรับปรุงคุณสมบัติการไหลของสารละลาย

3. การปรับเปลี่ยนสารช่วยกระจายตัว

จากความแตกต่างระหว่างผงเซรามิกแต่ละประเภท การเลือกสารช่วยกระจายตัวที่เหมาะสมหรือการออกแบบสารช่วยกระจายตัวใหม่มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มปริมาณของแข็งในสารละลายเซรามิก ชนิดและปริมาณของสารช่วยกระจายตัวที่เติมลงไปสามารถเปลี่ยนแปลงผลกระทบต่อคุณสมบัติของเซรามิกได้อย่างมีนัยสำคัญ

โดยทั่วไป สารช่วยกระจายตัวจะมีโครงสร้างทั้งแบบชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ และปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำเหล่านี้จะช่วยปรับคุณสมบัติการกระจายตัวของสารละลายเซรามิก สารช่วยกระจายตัวประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิวหรืออิเล็กโทรไลต์โพลิเมอร์ โดยสารลดแรงตึงผิวประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิวประจุบวกและประจุลบ

พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยกรดโพลีไวนิลซัลโฟนิก กรดโพลีอะคริลิก โพลีไวนิลไพริดีน และโพลีเอทิลีนอิมีน สารช่วยกระจายตัวสามารถเกิดปฏิกิริยาการดูดซับกับพื้นผิวของผง ซึ่งรวมถึงการดูดซับทางเคมีและกายภาพ ทำให้เกิดแรงระหว่างอนุภาค (แรงแวนเดอร์วาลส์และแรงผลักไฟฟ้าสถิต) และศักยภาพในการเกิดปรากฏการณ์สเตอริก

4. การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำบนพื้นผิว

การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำบนพื้นผิวเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนหมู่ไฮดรอกซิลในผงเซรามิกให้เป็นกลุ่มไม่ชอบน้ำ เช่น หมู่ไฮโดรคาร์บอน หมู่อัลคิลสายยาว และหมู่ไซโคลอัลคิล หมู่อินทรีย์เหล่านี้จะจับกับพื้นผิวของผงเซรามิก ทำให้เกิดคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำอย่างแรง ทำให้การกระจายตัวในตัวกลางการกระจายตัวดีขึ้นและป้องกันการเกาะกลุ่มกัน

เมื่อต่อพอลิเมอร์เข้ากับพื้นผิวของผงซิลิคอนไนไตรด์ สายโซ่พอลิเมอร์ยาวจะยึดติดกับพื้นผิวของผง ในขณะที่สายโซ่ไฮโดรฟิลิกที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะยื่นเข้าไปในตัวกลางที่เป็นน้ำ ตลอดกระบวนการกระจายตัว อนุภาคผงจะต้องเผชิญกับทั้งแรงผลักระหว่างอนุภาคและการขัดขวางทางสเตอริกที่เกิดจากสายโพลีเมอร์ยาว ส่งผลให้กระจายตัวของสารละลายได้ดีขึ้น