粘结剂和分散剂对喷雾干燥PSZ-3Y粉末性能的影响

粘结剂和分散剂对喷雾干燥PSZ-3Y粉末性能的影响*吴亮*，林振汉，张玲秀（上海大学锆材料研究中心，上海200072）备PS3Y粉末的过程中添加粘结剂和分散剂对粉末颗粒的分布和形貌的影响。结果表明：在喷雾干燥中，通过高速高压的离心作用，可以改变粉末的形貌，获得球状的颗粒；而添加粘结剂和分散剂起着粘合和隔离的作用，使粉末颗粒分散。因此，采用喷雾干燥技术，添加合适的粘结剂和一定量的分散剂，就能制备粒度分布均匀、不团聚、分散性能好的球状颗粒。颗粒表面布满了许多细小的空洞，似棉花状的聚合物，晶粒很细小。
四方相Zr2称为韧性陶瓷。其特点是具有高的韧性、抗弯强度和耐磨性，有着极好的机械性能和可塑性，因此它是非常重要的结构陶瓷材料。氧化锆相结构的多样性和相互转化特性是氧化锆应用的理论基础，但真正把这些特性扩展到工业上应用，还需考虑其他因素对Zr2性能的影响。如为了提高韧性Zr2陶瓷的烧结性能，就必须保持其粉末的物理特性，如粉末的颗粒大小、形貌特性、分布特性等12 3.几年来各研究者都致力于氧化锆粉末的制备工艺方法和粉末性能的研究14本文利用喷雾干燥法11研究粘结剂和分散剂3Y粉末性能的影响。
1实验过程实验采用ZrOCl2和YC13为原料，选用粘结剂为聚乙稀醇（PVA），分散剂分别为月桂醚和聚乙二PEG）。首先配制含3Y23（摩尔分数）的氧氯化锆溶液，搅拌混合均匀，用1：1NH4OH溶液沉淀，调节pH=9~10，过滤，洗涤，在800°C下锻烧2h得PS3Y干粉。然后用水、粘结剂和分散剂，通过球磨制浆，采用QZR型高速离心喷雾干燥机制备3Y-B粉末（表示喷雾干燥）。用LS100型激光衍射粒度仪检测粉末的粒度分布和大小、用J1比表面测定仪（BET）测定粉末的比表面积，用S570扫描电镜观察粉末的形貌（SEM）。
2结果与讨论2.1喷雾干燥前后粉末颗粒分布的差异然后检测二种粉末的性能，分别表示于和2中。从颗粒的分布曲线看出：喷雾干燥之前的粉末颗粒的分布曲线是双峰，分布范围很广，虽然有些粉末细度达纳米级，但粗颗粒比例占很大，说明粉末的均匀性很差。而喷雾干燥之后的粉末颗粒的分布曲线是单峰而狭窄，分布均匀性好。颗粒度D50=17~ 50粒径指标）。从SEM图观察到，当添加PVA进行喷雾干燥之后，粉末不团聚，颗粒是球状的，分散性好。
2加入不同量的PVA对喷雾干燥粉末的粒度大小的影响按化学计算量通过以上制粉的方法制备PSZ-3Y粉末，然后按一定的固液比，加入水和PVA，球磨制浆，进行喷雾干燥。实验结果见表1. ~5之间，对喷雾干燥粉末颗粒度尺寸影响不大。但比表面积是随PVA加入量加而下降。颗粒分布曲线示喷雾干燥粉末（3TB）颗粒分布曲线3内。均匀性多貌的影响添加PVA（6.0）和月桂醚的喷雾干燥粉末的粒度分布曲线添加PVA（6.0）和月桂醚的喷雾干燥粉末的形貌（SEM）Zr2颗粒之间，在热应力的作用下，它们分子之间的基链在一定条件下，会不断发生断裂，使之渗透在Zr2分子之间，温度升高时，基链不断断裂，挥发冲散Zr2之间的聚合，易挥发的物质在球状颗粒之间起着隔离、偏离和活化表面的作用。分散剂和活性剂在喷雾干燥过程并不改变Zr2固溶体之间的组成分，而起粘合和隔离的作用。这些物质在不同温度下控制挥发速度，利用有机物的挥发性把无机颗粒分开。使之能获得流动性和分散性极好的球状粉末。
3结论用沉淀法制备PSZ3Y的粉末，经激光粒度分析和SEM观测，粒度分布曲线呈现双峰，粉末虽细，但团聚严重、颗粒分布不均匀、分散性和流动性差。
PSZ-3Y粉末，添加粘结剂（PVA）和分散剂（月桂醚或PEG）后，采用喷雾干燥技术制备粉末，可获得不团聚、粒度分布狭窄、均匀、分散性好的球状颗粒。
球状颗粒的形成是基于喷雾干燥机的高速高压的离心作用，而粘结剂（PVA）和分散剂起着粘合和隔离的作用，使粉末颗粒分散。
在喷雾干燥中，随着添加PVA量加，形成球状颗粒明显，但达到3时，变化甚微。而比表面积是随PVA加入量加而下降。对分散剂而言，不管是月桂醚或PEG，或量大小，影响不是很明显。但对颗粒的分散和表面活化有作用。