세라믹 입자는 재료 과학, 전자, 화학 공학, 의료 및 기타 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있지만, 높은 표면 에너지와 쉬운 응집 특성으로 인해 분산은 고성능 세라믹 재료를 제조하는 데 항상 중요한 과제였습니다. 이 기사에서는 일반적인 유형의 세라믹 입자를 소개하고 분산 안정성과 처리 성능을 향상시키기 위해 다양한 세라믹 재료에 적합한 분산제를 권장합니다.
첫 번째. 일반적인 세라믹 입자의 분류
세라믹 입자는 화학적 조성에 따라 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물 등으로 나눌 수 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 세라믹 입자와 그 응용 분야입니다.
1. 산화물 세라믹
산화알루미늄(Al2O3): 경도가 높고 내열성이 높으며 연마재, 내화물, 전자 기판에 사용됩니다.
ZrO2(지르코니아): 높은 인성으로 치아 수복물, 베어링, 산소 센서에 사용됩니다.
SiO2(이산화규소): 코팅, 필러, 광학 유리에 사용됩니다.
TiO2(이산화티타늄): 광촉매, 색소, 자외선 차단제.
ZnO(Zinc Oxide) : 배리스터, 항균재료, 고무보강제.
2. 초경 세라믹
SiC(탄화 규소 위스커 및 입자): 강화되고 강화되었으며 열전도율이 높고 내마모성이 뛰어나며 반도체, 브레이크 패드 및 내열성 부품에 사용됩니다.
B4C(탄화붕소): 원자로의 방탄복 및 중성자 흡수체에 사용되는 초경질 재료입니다.
WC(텅스텐 카바이드): 경질 합금 절삭 공구, 드릴 비트.
3. 질화물 세라믹
Si3N4(질화규소): 높은 인성, 자기 윤활성, 베어링 및 엔진 부품에 사용됩니다.
AlN(질화알루미늄): 높은 열전도율, 절연성, 전자 포장 기판에 사용됩니다.
BN(질화붕소): 육각형 BN(윤활제), 입방체 BN(초경질 연마재).
4. 붕화물 세라믹
TiB2(이붕화 티타늄): 녹는점이 높고 전도성이 있으며 전극 재료 및 내마모성 코팅으로 사용됩니다.
ZrB2(zirconium diboride): 항공우주 방열재료에 사용되는 초고온 세라믹.
5. 복합/기능성 세라믹
BaTiO3(티탄산바륨): 축전기 및 압전 장치에 사용되는 강유전성 재료입니다.
PZT(납 지르코네이트 티타네이트): 센서 및 초음파 변환기에 사용되는 압전 세라믹.
두번째. 세라믹 입자의 분산 문제
세라믹 입자는 높은 표면 에너지와 작은 입자 크기(특히 나노 크기 입자)로 인해 응집되기 쉬우며 다음과 같은 결과를 초래합니다.
1. 슬러리의 점도 증가는 유변학적 특성에 영향을 미칩니다.
2. 불균일한 소결은 세라믹 제품의 기계적 성질을 감소시킵니다.
3. 코팅 또는 복합 재료의 고르지 않은 분산은 기능 성능에 영향을 미칩니다.
따라서 적절한 세라믹 분산제를 선택하는 것이 중요합니다.
제삼. 세라믹 분산제의 분류 및 선택
세라믹 분산제의 기능은 입자 사이의 반 데르 발스 힘을 줄이고 현탁 안정성을 향상시키는 것입니다. 화학적 성질에 따라 분산제는 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 이온분산제
수성 시스템에 적합하며 정전기 반발을 통해 입자를 안정화합니다.
음이온 유형(음전하 포함):
폴리아크릴산나트륨(PAAS): Al2O3, SiO3, ZrO2 등과 같은 산화물 세라믹에 적합합니다.
SDBS(Sodium dodecylbenzenesulfonate): SiC 및 Si3N4와 같은 비산화물 세라믹에 일반적으로 사용됩니다.
양이온 유형(양전하 포함):
헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB): 음전하를 띤 세라믹 입자(예: 부분적으로 ZrO2)에 적합합니다.
2. 비이온성 분산제
유기 용매 시스템에 적합하며 입체 장애를 통해 입자를 안정화합니다.
폴리비닐피롤리돈(PVP): SiC, AlN, BN 등과 같은 비산화물 세라믹에 적합합니다.
폴리에틸렌 글리콜(PEG): BaTiO3 및 PZT와 같은 기능성 세라믹에 적합합니다.
BYK 시리즈(예: BYK-110): 고형분 세라믹 슬러리에 적합합니다.
3. 커플링제
다음과 같은 세라믹과 유기 기판 간의 호환성을 향상시키는 데 사용됩니다.
실란 커플링제(KH-550, KH-570): SiO2, Al2O3 등의 산화물 세라믹에 적합합니다.
티타늄 에스테르 커플링제(NDZ-101): SiC 및 TiB2와 같은 표면 에너지가 높은 세라믹에 적합합니다.
4. 고분자 분산제
나노 세라믹 입자에 적합하여 2차 뭉침을 방지합니다.
폴리아크릴산(PAA): 나노 ZrO2, TiO2 등에 적합합니다.
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA): Si3N4 및 AlN과 같은 질화물 세라믹에 적합합니다.
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