陶瓷粉体超微细化是高性能陶瓷粉体发展的趋 势，但其表面能大，表面效应引起团聚现象.含纳米 陶瓷涂料制备的关键是如何确定纳米陶瓷超微颗粒 的稳定分散hi I9世纪中叶，J. Cesarano U等提 出了憎液胶体稳定性的定量理论，后被统称为DL- VO理论根据DLVO理论，涂料的分散稳定机 理有3种：谰节体系pH值或增加体系电解质浓度， 使超微颗粒表面形成双电层的“静电稳定机制” i在 涂料中加人不带电的高分子化合物，使微粒表面形 成保护层的“空间位阻稳定机制”；通过吸附高分子 电解质和在双电层排斥力的共同作用下达到稳定的 “静电位阻稳定机制关于超微颗粒分散剂的研究， J. CeSaran〇 DI等用聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸铵作 a - A12(J3的分散剂，用多聚磷酸钠等作为 caco3，Si02，Al2〇3等涂料的分散剂，取得了良好的 效果.在此,作者在含纳米陶瓷涂料中加人羧甲 基纤维素钠作为分散剂，对其稳定分散机理及影响 含纳米陶瓷涂料稳定分散性的调控条件进行研究.

1实验方法与过程

将Si〇2，Al2Oa，CaO，Mg〇等氧化物粉末按一 定比例混合，高温熔化后水淬，制成玻璃块，随后通 过气流磨制备成含有一定纳米颗粒的纳米陶瓷涂 料;分散剂采用分析纯羧甲基纤维素钠，以稀盐酸和 稀NaOH调节PH值.

沉降实验的步骤为：选用6个千净的10 ml.量 筒.装满涂料后称重，并进行超声波分散.往第1〜5 号量筒分别加人0.05%_,0. 10%,0, 15%,0. 20%和 〇.25%的羧甲基纤维素钠；第S号量筒内不加分散 剂•摇匀并通过超声波分散后静置，每隔24 h观察 记录1次稳定悬浮部分的高度，该高度与涂料总高 度的比为稳定体积分数.

选择悬浮体系分散条件时较为合理的方法是分 析分散体系中颗粒之间静电力的大小，即利用胶体 化学中电位f的大小来确定最佳工艺条件.这种方 法最突出的优点是可直观对比多种分散剂在分散体 系中的作用效果，根据电位f值随某一工艺条件如 pH值的变化关系即可初步确定较佳的分散剂和分 散条件[2].在沉降实验的样品中选出稳定性较强的 样品以及未加分散剂的样品，稀释后在Zetaplus仪 上测定f电位，用稀HC1和NaOH调节pH值，测 定2种样品的pH-5曲线.

2实验结果与分析

2.1沉降实验结果与分析

1〜6号样品静置72 h的稳定体积分数如表1

所示.

P. J. Anderscm等通过研究认为气具有较高负 电位f值的溶液相应具有较低的粘度，这将影响涂 料的加涂性能.作者分别将各种涂料的pH值调至7 〜8和9〜10,直接通过试涂来判断其粘度是否合 适.结果表明：当pH = 9〜！0时，涂料难于涂覆在基 材上；而当pH=7〜S时，涂覆效果较好；此外，涂料 在加涂、烧结过程中，若碱性或酸性过强，都会影响

由图2可以看出，随着pH值增大，各种涂料的 !负电势都有增大的趋势.无分散剂的涂料只有pH 值较大时(pH = 9〜10),其f较大.另一方面，与无分 散剂的涂料相比，含有0. 1 %羧甲基纤维素钠分散剂 的纳米陶瓷涂料的S在pH值较低时保持高的负电 势，羧甲基纤维素纳CMC在含纳米颗粒表面上的吸 附形态如图3所示.可见，产生上述现象的原因是： 当溶液pH值较小，为酸性时，-COONa离解后形 成一COOH的浓度较大，CMC支链之间的排斥力很 小，易吸附在一起呈卷曲状(见图3(a))，高分子链相 连形成环状吸附于颗粒表面，因此，颗粒之间的电势 f较小；相反，当料浆的pH值较髙呈碱性时，支链之 间的排斥较大，长链则舒展开来形成扩展的平坦结 构，实现了静电-位阻稳定(见图3(b)).

(a)(b)

(a)—pH<7； (b)--pH>7

图3 CMC在含纳来陶瓷領粒上吸附形态示意图

2-2 f测试结果与分析

随pH值变化的测量值如表2和表3所示，图 2所示为裉据表2所得的2种样品的〖-pH关系曲 线.

表2 未加分散郝样品的$电位实测值 f/mV pH

H 3.855. 17.98,~69>9 l〇, g

— 9.8-18,5-2H, 0- 30.0-43. 0—41.0-38.0

表1各试样穂定体积分教p/%

时间A试样号

t号2兮3号4号5号6号

2491.892.091. 89h 881. 684,0

488B. 890. 089. 8S9. 872. 580.0

7285.788.085. 783, 766. 370,0

V

斥力，静电起主导作用；当颗粒距离较近时，空间位 阻阻止颗粒靠近，从而使分散体系的稳定性较强，如 图1所示「31.当羧甲基纤维素钠的浓度再增加时，会 出现过饱和吸附现象^1，易于形成桥联结构，使固体 颗粒表面亲水性反而降低，不利于润湿和分散.

由表1可知，2号样品具有较强的稳定件.往2号样 品中加人的羧甲基纤维素钠体积分数为0. 1% ,羧甲 基纤维素钠的分子式为[CcH^OJC^COONa)],. 由1〜5号样品体积分数规律可知，当羧甲基纤维素 钠的体积分数为〇〜〇. 1%_时，涂料颗粒由于表面吸 附高分子链而带负电.起静电稳定作用，并且高分子 链又起位阻稳定作用，所以稳定体积分数逐渐增大， 并且当样品体积分数为0. 1%时涂料颗粒表面的吸 附达到饱和.此时，锚固基团吸附在颗粒表面上的量 增多，达到饱和，将粒子表面包围，位阻效应防止布 朗运动粒子靠近;此外，由于都带负电荷而使粒子间 相互排斥，减小r范德华力的作用，于是产生静电、 位阻复合稳定作用.当颗粒距离较远时，双电层产生

U)—分散前i (b>—分敕后 图4含纳米闲瓷涂料额粒团聚与分散清况

金属基材的性能，对基材产生腐蚀.因此，应将涂料 的pH值控制在中性或弱碱性范围内，即PH = 7〜 &在这个范围内，添加羧甲基纤维素钠的涂料具有 较髙的负电势，使涂料很好地分散稳定（见图4).

3结论

a.在含纳米陶瓷涂料中加人羧甲基纤维索钠 分散剂，调控pH值后的稳定分散机理为静电位咀 稳定分散机理.

b.在含纳米涂料料浆中添加0.1%羧甲基纤维 素钠，调节pH = 7〜8,并且控制含纳米陶瓷颗粒涂 料的粘度，可以有效地提高含纳米陶瓷涂料的稳定分散性.