氧化铝悬浮液分散稳定性的影响因素
溶胶稳定性的主要原因
溶胶稳定性的主要原因溶胶的稳定性是确保溶胶可以正常使用的关键因素，能影响溶胶稳定性的原因有很多，其中最主要的有结晶析出、分散体积变化、非溶性添加剂/物质析出、折射率变化、腐蚀反应、起泡、气溶胶降解等。
首先，结晶析出是导致溶胶稳定性下降的主要因素之一，其特征是在较高的压力、温度以及湿度的条件下，溶质在溶剂中析出成晶体，使溶胶失去稳定性。
结晶析出是因温度、压力、配体、添加剂等因素的改变而导致的，因此可以通过降低温度、提高压力或添加合适的表面活性剂来改善溶质的析出性。
其次，分散体积变化是也会影响溶胶稳定性。
当分子添加到溶剂中，溶质会因吸改变溶剂体积，产生胶体会丝分子运动在溶剂分体之间产生力，这些力长期会引起分子在溶剂中流动，使溶胶有不稳定性。
同时，也可以通过添加不溶剂类物质或非溶性添加剂，使其发生析出，也会影响溶胶的稳定性。
此外，还有折射率的变化及腐蚀反应也会影响溶胶的稳定性。
折射率变化是由于分子在溶剂环境中态发生变化而造成的，复杂的组分会引起折射率的变化，大的折射率的变化会使分子组断找到系统失去稳定性。
而腐蚀反应是由于集料之间的反应，而产生氧化反应引起溶胶失去稳定性。
最后，起泡和气溶胶降解也会影响溶胶的稳定性。
起泡是由于内外环境的温度和压力发生变化，而溶质在溶剂中发生析出产生的气泡，会迅速使溶胶失去稳定性；而气溶胶降解则是由于紫外线、空气－气滴/气泡水滴的作用，导致空气中气溶胶降解，也会使溶胶失去稳定性。
总之，溶胶稳定性受很多因素影响，其中最主要的有结晶析出、分散体积变化、非溶性添加剂/物质析出、折射率变化、腐蚀反应、起泡和气溶胶降解等，因此需要仔细控制这些因素改善溶胶的稳定性。
氧化铝的性质
氧化铝的性质
氧化铝又称Al2O3，分子式为102，是一种白色无定形粉末，不溶于水，俗称铝矾土。
不要让未经稀释或大量的产品接触对水有轻微危害的地下水、水道或污水系统，未经政府许可，不要将材料排放到周围环境中。
氧化铝的性能和稳定性:
1、如果按照规范使用和储存，它不会分解，也没有已知的危险反应，从而避免氧化物。
2、氧化铝纤维用于强化金属时，与金属有良好的溶解性。
此外，它不会对金属产生化学反应，是一种理想的金属增强纤维。
氧化铝纤维是多晶耐火纤维的重要品种。
氧化铝纤维的导热系数、热收缩率和热容量较低。
它具有耐高温、高热的特点。
长期使用温度为1300~1400℃，高于普通硅酸铝纤维(1000~1100℃)，高使用温度为1500~1700℃。
和碳/碳化硅纤维等非氧化物的纤维对比，Al2O3纤维不仅是拥有高强度、高模量、耐高温等优异性质，而且具有良好的高温抗氧化性、耐腐蚀性和电绝缘性。
可在酸性环境、氧化气氛、还原气氛和真空条件下使用，对碱性环境有一定的耐腐蚀性，但易被铅蒸气和五氧化二钒腐蚀。
3、易吸水但不潮解。
它是一种两性化合物。
4、它会导致呼吸困难。
最好在通风柜中操作，并储存在干燥和惰性条件下。
影响氧化铝陶瓷烧结的因素分析
19影响氧化铝陶瓷烧结的因素分析刘国祥(214221江苏省陶瓷研究所7401314)摘要阐述了氧化铝陶瓷的烧结机理,分析了烧成气氛、物料分散度及添加熔剂等因素对氧化铝制品烧结程度的影响,总结出理想的升温制度、保温时间、绘制烧成曲线。
关键词氧化铝陶瓷烧结机理影响因素烧成制度1前言进入“九五”以来,工业特种陶瓷得到了迅猛发展。
其中氧化铝陶瓷以其优良的特性如耐酸碱性、耐磨性、耐电性、机械强度高等,在工业化生产中得到了广泛的应用。
因此,深入研究氧化铝陶瓷的生产技术及其发展,服务于生产和社会需要就显得相当重要。
在氧化铝陶瓷的生产过程中,无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工,每个环节都是不容忽视的。
坯体烧结后,制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。
因此,深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术,合理选择理想的烧结制度确保产品的性能,对氧化铝陶瓷生产极有帮助。
2烧结机理烧结是指坯体由低温到高温发生一系列的物理化学反应,从而得到致密的、坚硬的制品的过程。
其中物理化学变化包含坯体中残余的拌料水分的排溢、物料中化合物结合水和有机物的分解排除、Al2O3同质异晶的晶型转变以及固态物质颗粒间直接进行反应———固相反应等。
固相反应在氧化铝陶瓷烧结中占有极为重要的位置,它实质上是通过物质质点的迁移扩散作用而进行的,随着温度的升高,晶体的热缺陷不断增加,质点迁移扩散由内扩散形式到外扩散,并更加充分,从而发生反应,产生新的物质(见图1)。
如图1所示,假定颗粒是圆的,温度升高,颗粒界面相互融合,形成勃颈并不断扩大,颗粒径距缩短,气孔变小并逐渐排除,晶粒长大,体积收缩,最后形成致密体。
从以上的分析可以看出,固相反应的关键是迁移,提高质点的迁移速度和效率,就能有效地促进烧结和致密过程;反之,就起阻碍作用。
3影响烧结性能的因素影响氧化铝陶瓷烧结程度的因素较多,主要表现为以下几点:3.1晶体的结构化学键强的化合物(晶体)具有较高的晶格能量,晶格结构牢固:即使在较高温度下,质点的振动迁移也较弱。
拜耳法氧化铝沉降槽跑浑的原因分析及防治措施
拜耳法氧化铝沉降槽跑浑的原因分析及防治措施摘要：文章通过对广西华银铝业有限公司拜耳法沉降槽跑浑的原因进行了全面分析，提出了可行的防范措施。
关键词：氧化铝沉降槽跑浑絮凝剂中图分类号： tf821 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-391-011、前言广西华银铝业有限公司采用φ40m平底沉降槽和100m2转鼓过滤机组成赤泥分离及洗涤系统，共四个系列。
其中每个沉降洗涤系列由1台分离槽、3台洗涤槽、1台公备槽所组成，每两个沉降洗涤系列配6台转鼓过滤机进行最后一次喷水洗涤。
每2个沉降洗涤系列配有一套絮凝剂制备系统。
生产中，分离槽溢流的浮游物要求<250mg/l，当溢流浮游物超过指标要求时就会浑浊不清，这种现象称之为沉降槽跑浑。
此时粗液在叶滤机上无法正常通过，大量的泥沙堵塞滤布，造成叶滤机溜槽积泥、堵塞，严重影响生产。
短时间跑浑在生产中时有发生，比较容易扭转，对生产的影响不大，但严重的跑浑持续时间较长，扭转困难，严重时不仅后序生产被迫中断，而且影响高压溶出的进行。
公司2012年有一次较严重沉降槽跑浑造成溶出减产运行79.42h，机组闷罐41h。
2、沉降槽跑浑的原因分析沉降槽赤泥浆液是赤泥与铝酸钠溶液组成的悬浮液。
广西华银铝业有限公司氧化铝生产中拜耳法赤泥是用沉降方法进行分离和洗涤，赤泥的沉降性能至关重要。
赤泥沉降性能好，则沉降槽单位产能高，溢流质量好，沉降槽不跑浑，洗涤效率高，附液损失少。
导致赤泥沉降槽跑浑有许多因素，其中主要有以下几方面：2.1赤泥的沉降性能2.1.1铝土矿的化学成分的影响铝土矿的矿物组成和化学成分是影响赤泥浆液沉降压缩性能的主要因素。
铝土矿中常见的一些矿物，如黄铁矿、胶黄铁矿、针铁矿、高岭石、蛋白石、金红石、绿泥石等所生成的赤泥中往往吸附着较多的al（oh）4 —、na+和结合水，限制了赤泥的沉降速度；而赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、水绿矾等矿物则吸附的al（oh）4 —、na +和结合水比较少，因而沉降速度快，压缩性能好。
铝氧化起粉的原因与解决方法
铝氧化起粉的原因与解决方法摘要：一、铝氧化起粉的原因1.铝氧化过程中氧化膜不均匀2.铝氧化膜层孔隙过多3.表面处理不当4.环境因素影响二、解决铝氧化起粉的方法1.改进氧化工艺2.调整氧化液成分3.优化表面处理工艺4.控制环境因素5.加强产品质量检测正文：铝氧化起粉是指在铝及铝合金产品经过氧化处理后，表面出现的粉末状物质。
这种现象不仅影响产品的美观，还可能导致产品质量下降。
为了找出原因并解决这一问题，本文对铝氧化起粉的原因进行了分析，并提出了解决方法。
一、铝氧化起粉的原因1.铝氧化过程中氧化膜不均匀：铝氧化过程中，氧化膜的生长速度和厚度在不同部位可能存在差异，导致氧化膜不均匀。
这种不均匀性在后续处理过程中容易引起起粉现象。
2.铝氧化膜层孔隙过多：铝氧化膜层中孔隙过多，容易导致氧化膜稳定性差，受到外界因素影响时容易起粉。
3.表面处理不当：在铝氧化前，若表面处理不当，如清洁度不够、磷化不均匀等，也可能导致氧化膜起粉。
4.环境因素影响：铝氧化过程受环境因素影响较大，如温度、湿度、气体浓度等。
不良的环境条件容易导致氧化膜质量下降，进而引发起粉现象。
二、解决铝氧化起粉的方法1.改进氧化工艺：通过调整氧化液的成分、浓度和氧化时间，可以改善氧化膜的均匀性和致密度。
此外，采用分段氧化法也有助于提高氧化膜的质量。
2.调整氧化液成分：对氧化液进行优化，选用高品质的添加剂，可以提高氧化膜的稳定性，减少起粉现象。
3.优化表面处理工艺：在铝氧化前，加强表面处理，确保清洁度和磷化均匀性。
对于不同类型的铝材，选用合适的表面处理剂和工艺，以提高氧化膜质量。
4.控制环境因素：在铝氧化过程中，加强对环境因素的控制，确保温度、湿度、气体浓度等条件适宜，有利于提高氧化膜质量。
5.加强产品质量检测：对氧化后的产品进行严格的质量检测，及时发现并处理起粉现象，确保产品合格。
通过以上分析，我们了解到铝氧化起粉的原因和解决方法。
氧化铝熔体粘度
氧化铝熔体粘度
氧化铝熔体粘度是指在高温状态下，氧化铝固体逐渐融化形成的液态熔体的黏度。
氧化铝熔体是一种常见的高温熔体，具有很高的化学稳定性和机械强度。
在工业生产中，氧化铝熔体被广泛应用于陶瓷、玻璃纤维、金属氧化物陶瓷、电子陶瓷和其他高温材料的制备中。
氧化铝熔体的粘度受多种因素的影响，包括温度、压力、物质浓度、添加剂等等。
一般而言，随着温度升高，氧化铝熔体的粘度会逐渐降低。
这是由于高温下分子间距离增大、熔体流动性增强的原因。
另外，在压力升高的情况下，氧化铝熔体的粘度也会增加，因为高压会增加分子间的相互作用力，使得分子在流动时相互碰撞更加频繁，从而导致熔体黏度的增加。
在氧化铝熔体的制备中，添加剂的使用也会对其粘度产生影响。
例如，添加少量的碱金属氧化物（如Na2O、K2O）可以有效地降低氧化铝熔体的粘度，从而提高制备效率。
此外，对于氧化铝熔体的应用来说，控制其粘度也是非常重要的，因为熔体的粘度决定了其在制备过程中的流动性和涂覆性能等重要特征。
总之，氧化铝熔体粘度是制备和应用过程中需要考虑的一个关键因素，它受多种因素的影响，需要进行细致的控制和调整。
- 1 -。
氧化铝在电解质中的溶解及其行为资料
(5)过热度的影响。Welch B．J．等研究了过热度对 氧化铝溶解速率的影响。后来其他人的研究也表明， 高的过热度和高的搅拌速率都能加速氧化铝的溶解。 (6)氧化铝灼减(LOI)的影响。研究还发现，氧化 铝的灼减(LOI)由2％提高到10％时，溶解速率增加。 高灼减有利于溶解过程。干式清洗器返回的氧化铝溶 解得更快，可归因于它有更高的灼减。
氧化铝溶解的实验室研究 细分散氧化铝的溶解
(1)氧化铝在电解质中的沉降速度。在给定时问内，氧化铝溶解在电解质 中的数量不仅与温度有关，而且与其在电解质中存留的时间有关，也就是说 同氧化铝在电解质中的沉降速度有关。 由于α一Al203的密度大于γ一Al203 ，因而α一Al203在电解质中的沉降速 度要比γ一Al203 快。氧化铝在电解质中的沉降速度不仅取决于氧化铝(及其 结块)的密度、电解质黏度和温度，而且也取决于氧化铝被湿润的情况(在铝 电解的实践中，有一些氧化铝被熔融电解质湿润不好，这种氧化铝就会被电
为及影响氧化铝溶解速率的若干因素。分散的与聚集状的Al203溶解行为与 规律基本一样。
(1)氧化铝的沉降情况。用目测法观察了点式下料器加入氧化铝的情况。
点式下料器加人氧化铝时，氧化铝首先在电解液表面铺展开，它们在加热过 程中呈现出浮动的状态；还观察到砂状氧化铝多半能短时停留在电解质熔体
的表面上，而含有大量α一Al203的面粉状氧化铝就直接沉落到槽底。砂状氧
结壳、炉帮及沉淀
(1)结壳。根据长期生产实践可知，电解槽上保有完好的
Al2O3结壳，可以覆盖阳陂周边和侧部，减少阳极遭受氧
化烧损，同时，它又是热的不良导体，可以起隔热保温作 用，以减小槽子的热损失。结壳同其上覆盖的Al2O3 还能 吸附槽内散发出的含氟气体，具有吸氟、载氟功能，这对 减少含氟气体向 车间排放起了很好的阻缓作用，因此生 成完好结壳是十分重要的。
分散剂的添加量对氧化铈抛光液的分散性、悬浮定的影响
分散剂的添加量对氧化铈抛光液的分散性、悬浮定的影响
制备高浓度的氧化铈抛光液想要优异的抛光效果，必须要氧化铈粉在抛光液体系中，具备非常好的悬浮性、分散性，否则如果分散性不好，容易导致有大颗粒，或者悬浮性不好，都会影响抛光的效果，严重的话会损坏机器，因此做好氧化铈抛光液粉体的悬浮性和分散性需要加入特定的分散剂或者悬浮剂来解决这个难题。
那么氧化铈抛光液分散剂的种类与加入分散剂量是多少，悬浮性要保持多久，分散的效果如何去评定呢，跟以下几个因素相关：
分散剂种类和用量对氧化铈抛光液的悬浮性和再分散性影响很大。
在对分散剂筛选过程中，实验室自制的分散剂具有良好的使用效果，分散性好和无板结现象。
随着分散剂添加量增加，氧化铈浆液的沉降行为表现为水层体积分数逐渐减小，分散层体积分数逐渐增大，沉淀层体积分数逐渐减小，吸光度不断变大，说明抛光液的悬浮性不断提高。
而分散剂离子会吸附在氧化铈颗粒表面而成一层包覆层，具有高分子长链的部分在外端起到空间位阻作用，
因此分散剂加入量增加，吸附量也增加，颗粒表面电负性增大，改善抛光液的悬浮性，同时分散剂还可以产生一种嵌合吸附效应，将颗粒表面完全覆盖，因此不易出现局部桥联或絮凝现象，使得抛光液的再分散性变好。
另外悬浮的时间长度要根据粉体的比重来确定，氧化铈抛光液可以适当加入相应的悬浮剂来增加悬浮性能。
换极对铝电解槽稳定性的影响及改进措施
换极对铝电解槽稳定性的影响及改进措施摘要：铝电解的稳定运行是获得良好技术经济指标的前提和保障，影响铝电解稳定运行的因素主要是电、热、磁三方面，即铝电解行业所说的三场。
当电场槽的电磁场平衡状态遭到破坏时，不平衡的磁场力推动铝液旋转、翻滚，从而形成滚铝。
滚铝是铝电解病槽的一种体现，一旦电解槽发生滚铝现象，电解槽的运行稳定性降低，波动幅度变大，增加安全风险；同时由于阴、阳极大范围发生短路，产生电流空耗，降低电流效率，加之电压升高，能耗指标受到影响。
若处理不好，电解槽长时间无法达到稳定状态，可能导致停槽。
如果铝液和电解质溢出，冲刷阴极母线，严重时则会造成系列停电。
可见，铝电解槽发生滚铝对生产造成诸多不利影响，甚至发生停槽、停电的严重后果，因此应高度重视铝电解槽的滚铝，并预防滚铝事故的发生。
关键词：铝电解槽;换极作业;换极顺序;稳定性引言现代铝电解槽生产热效率一般只有50%，大约有50%的热量散失于周围环境和被烟气带走。
其中一部分热量是通过槽四周和阳极上部以辐射、对流的方式损失掉，并且大量的高温空气排放入大气中也是一种能源浪费和热污染。
当代铝电解技术发展的方向是向着“低极距、节能减排”的技术方向发展。
研究开发保温型铝电解槽，降低电解槽热量损失是实现电解生产节能减排的重要手段。
本文结合生产实践，对铝电解综合节能技术进行分析和探讨。
1新型结构电解槽铝电解槽炉膛内衬通常按区域分为侧部内衬和底部内衬。
侧部内衬主要作用是保护电解槽下部槽壳免受高温电解质熔体的侵蚀；底部内衬除了能支撑阴极结构还有最重要的保温的作用，故底部内衬需使用具有足够机械强度和较高容重的保温材料，在防止保温材料变形的同时具有较好的保温性能。
2010年以前国内铝电解企业采用的生产工艺技术路线基本都是“四高一低”，该工艺技术条件的一个突出特点就是需要高电压来维持高效率，这种工艺技术路线看似能量收入很高，但能量利用率50%都达不到，电解槽损失掉的能量将超过一半以上。
氧化铝生产过程中产生泡沫原因
氧化铝生产过程中产生泡沫原因一、原料性质氧化铝的主要原料是氢氧化铝，其化学性质稳定，但在生产过程中可能存在杂质或未完全转化的氢氧化铝。
这些杂质和未转化的氢氧化铝会影响氧化铝的性质，使其易于产生泡沫。
二、工艺条件1. 温度：氧化铝生产过程中，高温是产生泡沫的主要因素之一。
高温会使氧化铝中的杂质和未转化的氢氧化铝分解产生气体，从而形成泡沫。
2. 压力：过高或过低的压力都可能导致氧化铝产生泡沫。
过高的压力会使气体难以逸出，从而增加泡沫的形成。
而过低的压力则会使气体逸出过快，无法形成泡沫。
3. 搅拌速度：搅拌速度过快或过慢都可能导致氧化铝产生泡沫。
过快的搅拌速度会使气体不易逸出，从而增加泡沫的形成。
而过慢的搅拌速度则会使气体逸出不畅，也会形成泡沫。
三、操作控制1. 加料方式：加料过快或过慢都可能导致氧化铝产生泡沫。
过快的加料速度会使气体逸出不畅，从而增加泡沫的形成。
而过慢的加料速度则会使气体逸出过快，无法形成泡沫。
2. 氧化反应控制：过高或过低的氧化反应速率都可能导致氧化铝产生泡沫。
过高的氧化反应速率会使气体产生过多，从而增加泡沫的形成。
而过低的氧化反应速率则会使气体产生不足，无法形成泡沫。
3. 晶体生长控制：晶体生长过快或过慢都可能导致氧化铝产生泡沫。
晶体生长过快会使气体逸出不畅，从而增加泡沫的形成。
而晶体生长过慢则会使气体逸出过快，无法形成泡沫。
氧化铝生产过程中产生泡沫的原因主要包括原料性质、工艺条件和操作控制等方面。
为减少泡沫的产生，可以优化原料质量，控制好温度、压力、搅拌速度等工艺条件，以及合理调控加料方式、氧化反应速率和晶体生长速度等操作控制参数。
这样可以提高氧化铝的质量和产量，降低生产成本，保证生产安全，提高经济效益。
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第31卷第2期纺织高校基础科学学报Vol.31,No.2 2018年6月BASICSCIENCESJOURNALOFTEXTILEUNIVERSITIESJun.,2018
文章编号:1006-8341(2018)02-0135-05DOI:10.13338/j.issn.1006-8341.2018.02.002
收稿日期:2017-09-03 基金项目:陕西省工业科技攻关项目(2015GY070)
通信作者:胥光申(1964—),男,西安工程大学教授,研究方向为面曝光快速成型.E-mail:xugs988@126.com
引文格式:乔伍,胥光申,陈振,等.氧化铝悬浮液分散稳定性的影响因素[J].纺织高校基础科学学报,2018,31(2):135-139. QIAOWu,XUGuangshen,CHENZhen,etal.Theinfluencefactorsofdispersionstabilityofaluminasuspen-sion[J].BasicSciencesJournalofTextileUniversities,2018,31(2):135-139.
氧化铝悬浮液分散稳定性的影响因素乔 伍,胥光申,陈 振,孔双祥,罗时杰(西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048)
摘要:为获得分散均匀、稳定性高的氧化铝悬浮液,分别考察了固含量、温度和pH值对悬浮液黏
度的影响.实验结果表明,随着固含量的增加,氧化铝悬浮液黏度增大;随着温度的上升,氧化铝悬浮液黏度逐渐降低;而pH值对氧化铝悬浮液黏度影响不大.同时研究了温度依赖性机理,通过对K-D(Krieger-Dougherty)公式修正,消除了温度依赖性.
关键词:氧化铝;悬浮液;黏度;K-D公式
中图分类号:O648.22 文献标识码:A
Theinfluencefactorsofdispersionstability
ofaluminasuspensionQIAOWu,XUGuangshen,CHENZhen,KONGShuangxiang,LUOShijie(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,Xi'anPolytechnicUniversity,Xi'an710048,China)
Abstract:Inordertoobtainthedispersionuniformandhighstabilityofaluminasuspension,the
effectofsolidcontent,temperatureandpHvalueontheviscosityofthesuspensionaredis-cussed.Theresultsshowthattheviscosityofaluminasuspensionincreaseswiththeincreaseofsolidcontent;asthetemperaturerises,theviscosityofaluminasuspensiondecreasesgradually
;
andthepHvaluehaslittleeffectontheviscosityofaluminasuspension.Themechanismoftemperaturedependenceisalsostudied,andthetemperaturedependenceiseliminatedthroughthemodificationofK-D(Krieger-Dougherty)formula.Keywords:alumina;suspension;viscosity;K-Dformula
0 引 言
陶瓷材料因其具有高熔点、高硬度、高耐磨性及耐氧化等优点,广泛应用于各领域,但高精度、复杂结构的陶瓷制件加工难度大,成本较高[1].近年来随着制造技术的发展,出现了不依赖模具,将快速成型技术直接应用于陶瓷零件的制造,其中面曝光快速成型技术(MaskedProjectionStereoLithographyAppara-tus,MPSLA)制作出的陶瓷零件表面质量较好,特别是在微小零件的成型上更加便于精度的控制[2-3].该
技术作为光固化成型的一种,其设备结构和工艺更加简单化[4].将陶瓷粉末加入可光固化的溶液中,通过高速搅拌使陶瓷粉末在溶液中分散均匀,由此制备出高固相含量流动性好的陶瓷悬浮液,再在光源辐照下逐层固化,累加得到陶瓷零件素坯,最后通过干燥、脱脂和烧结等后处理工艺得到陶瓷零件[5].
面曝光快速成型工艺在树脂原型的制作方面已比较成熟,但利用该工艺直接制作复杂陶瓷件的技术,国内外尚处于探索阶段.国内杨飞等[6]人利用面曝光快速成型系统研究了磷酸钙陶瓷悬浮液的固化性能,实现了具有复杂网状结构的多孔陶瓷支架的制造.国外也有许多专家学者开展了相关研究,文献[7-8]使
用面曝光技术分别制作出氮化硅陶瓷与压电陶瓷,文献[9]通过悬浮液与气动泵连接的注射方式得到了分
散均匀的陶瓷悬浮液,文献[10-16]对不同树脂基陶瓷悬浮液的制备进行了研究.制作高质量的陶瓷制件,陶瓷悬浮液的制备是首要步骤,且分散均匀、稳定性高的悬浮液也是陶瓷面曝光固化的基础.张立明通过对氧化铝悬浮液剪切流变特性的研究指出,黏度是表征悬浮液分散稳定性的一个主要参数[17].
为配制出分散均匀、稳定性高的陶瓷悬浮液,本文通过实验研究了固含量、温度及pH值对氧化铝悬浮液黏度的影响,采用K-D(Krieger-Dougherty
)方程,建立了氧化铝悬浮液黏度关于固含量的函数关系
式,研究了悬浮液黏度温度依赖性的原因.
1 实 验
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料 氧化铝粉体(纯度99%以上,粒径40μm,分析纯,分子量:101.96,天津市鼎盛鑫化工有限
公司,化学成分技术指标如表1所示);光敏树脂(工业级,红色,荷兰FunToDo公司);氨水(分析纯,天津市天力化学试剂有限公司);盐酸(分析纯,洛阳昊华化学试剂有限公司);无水乙醇(分析纯,天津市富宇精细化工有限公司).
表1 氧化铝粉体的技术指标Table1 Aluminapowdertechnicalindicators
杂质杂质最高含量/%水中溶解物0.5灼烧失重5.0氯化物(CL)0.010硫酸盐(SO4
)0.05
硅酸盐合格铁(Fe)0.01
重金属(以Pb计)0.005碱金属及碱土金属(以硫酸盐计)0.50
1.1.2 仪器与表征 采用梅特勒-托利多仪器(上海)有
限公司的AL104型电子天平称量氧化铝粉体;采用金坛市大地自动化仪器厂的CJJ78-1型(温度≤75℃,调速0
~2000r/min)磁力加热搅拌器搅拌加热悬浮液;采用
上海方瑞仪器有限公司的SNB-1A-J型数字旋转黏度计测定悬浮液的黏度;采用北京绣福容科技有限责任公司的pH广泛试纸测量pH值.
1.2 实验方法与步骤
1.2.1 固含量对氧化铝悬浮液黏度的影响 量取一定
体积光敏树脂(整个实验过程中避光处理),将一定质量的粉体与光敏树脂在烧杯中混合后,置于磁力加热搅拌器中充分搅拌5min,得到实验所需的氧化铝悬浮液.根据式(1)计算出配制相应体积分数所需要的氧化铝
粉体质量,计算公式[18-19]为ϕ=m粉/ρ粉m粉/ρ粉+m脂/ρ脂×100%(1)
式中:ϕ为固含量;m粉为氧化铝粉体质量;ρ粉为氧化铝粉体密度(1.16g/cm3);m脂为光敏树脂质量;ρ脂
为光敏树脂密度(0.99g/cm3).
配制固含量(体积分数)分别为10%,20%,30%,40%和50%的氧化铝悬浮液,利用黏度计测量悬浮液的动力黏度,记录实验数据.实验在pH=5,室温下进行.
1.2.2 温度对氧化铝悬浮液黏度的影响 配制固含量为30%的氧化铝悬浮液,并在不断搅拌下对其进
行缓慢加热,使用温度计依次测出20℃,30℃,40℃,50℃和60℃时氧化铝悬浮液的黏度并记录实验数据.实验在pH=5条件下进行.
1.2.3 pH值对氧化铝悬浮液黏度的影响 配制固含量为30%的氧化铝悬浮液,通过滴加少量盐酸或氨
水调节pH值,依次测出pH=2,4,6,8,10五种情况下悬浮液的黏度,记录实验数据.实验在室温下进行.
631 纺 织 高 校 基 础 科 学 学 报 第31卷2 结果与讨论
2.1 固含量的影响
图1显示了氧化铝悬浮液在pH=5,室温下固含量对黏度的影响结果.由图1可知,随着固含量的增加,悬浮液黏度总体上呈不断增大的趋势,具体可分为3个阶段.前增长阶段:当固含量的体积分数在30%
以下时,悬浮液黏度呈现缓慢增长态势;增长阶段:当固含量的体积分数在30%至40%时,黏度急剧增大,这是因为随着连续相光敏树脂体积的减少,氧化铝颗粒间间距减小,相对运动变得困难,所以悬浮液体系的流动性降低,黏度急剧增加;后增长阶段:当固含量的体积分数超过40%时,由于氧化铝悬浮液逐渐趋于饱和,颗粒间的间距接近极值,减小的范围大幅度降低,因此黏度的增长又变得缓慢.实验表明,悬浮体系的最大固含量的体积分数为55%,当大于55%时,悬浮体系出现凝固现象,黏度值无法测量.
2.2 温度的影响
图2显示了温度对固含量为30%氧化铝悬浮液黏度的影响.由图2可知,随着温度的上升,氧化铝悬浮液黏度逐渐降低,这是因为随温度的升高,伴随着分子热运动及布朗运动的加剧[20],使得粒子间相互作
用力减弱,所以悬浮液黏度逐渐降低.图3为在20℃,40℃,60℃3个温度下,随着固含量增加,黏度的变化情况.由图3分析可知,随着温度不断升高,悬浮液黏度在固含量变化时整体呈降低趋势,黏度随固含量的变化关系与温度有关,即存在温度依赖性.
图1 固含量对氧化铝悬浮液黏度的影响 图2 温度对氧化铝悬浮液黏度的影响
Fig.1Theeffectofsolidcontentontheviscosity Fig.2Theeffectoftemperatureontheviscosity
ofaluminasuspensionofaluminasuspension
2.3 pH值的影响
图4显示了pH值对30%固含量氧化铝悬浮液黏度的影响结果.根据胶体稳定的DLVO理论[19],当
粉体表面所带的正、负电荷相等时,粒子表面没有多余的电荷,静电排斥作用消失,此时粉体颗粒易发生凝聚或絮凝,黏度值较大,将这时体系的pH值称作等电点(IEP).由实验结果可知,在pH=2时为等电点,此时黏度出现极大值;当滴加氨水后,由于产生负的电荷,打破了等电点颗粒所带净电荷趋近于零的状态,颗粒凝聚趋势减弱,因此pH=2~4区间黏度值降低;由于氧化铝是一种两性氧化物,在酸性介质中颗粒表面带正的静电荷,当滴加氨水后与其中的负电荷相互作用,因此在pH=4~6区间,黏度值会增加;在碱性介质中,颗粒表面带负的静电荷,随着pH值增大OH-离子浓度增加,颗粒表面所带的负电荷增多,因此在pH=6~10区间,黏度值保持在7mPa·s,黏度较小.