セラミック粒子は、材料科学、エレクトロニクス、化学工学、医療およびその他の分野で幅広い用途がありますが、表面エネルギーが高く、凝集しやすい特性があるため、高性能セラミック材料を調製する際には分散が常に重要な課題でした。この記事では、一般的な種類のセラミック粒子を紹介し、分散安定性と処理性能を向上させるためにさまざまなセラミック材料に適した分散剤を推奨します。
初め。 一般的なセラミック粒子の分類
セラミック粒子は、その化学組成に応じて酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物などに分類できます。以下に、いくつかの代表的なセラミック粒子とその用途を示します。
1. 酸化物セラミックス
酸化アルミニウム（Al2O3）：高硬度、高温耐性があり、研磨材、耐火物、電子基板などに使用されます。
ZrO2 (ジルコニア): 靭性が高く、歯科修復物、ベアリング、酸素センサーなどに使用されます。
SiO2 (二酸化ケイ素): コーティング、フィラー、光学ガラスに使用されます。
TiO2 (二酸化チタン): 光触媒、顔料、日焼け止め素材。
ZnO（酸化亜鉛）：バリスタ、抗菌材、ゴム補強剤。
2.超硬セラミックス
SiC (炭化ケイ素のウィスカーおよび粒子): 強化および強化され、熱伝導性が高く、耐摩耗性に優れ、半導体、ブレーキパッド、および耐高温部品に使用されます。
B4C（炭化ホウ素）：原子炉の防弾装甲や中性子吸収材に使用される超硬材料。
WC（タングステンカーバイド）：超硬合金切削工具、ドリルビット。
3. 窒化物セラミックス
Si3N4（窒化ケイ素）：高靭性、自己潤滑性があり、軸受やエンジン部品などに使用されます。
AlN（窒化アルミニウム）：熱伝導率が高く、絶縁性があり、電子パッケージ基板に使用されます。
BN（窒化ホウ素）：六方晶BN（潤滑剤）、立方晶BN（超硬砥粒）。
4. ホウ化物セラミックス
TiB2 (二ホウ化チタン): 高融点、導電性、電極材料および耐摩耗性コーティングとして使用されます。
ZrB2 (二ホウ化ジルコニウム): 航空宇宙用の熱保護材料に使用される超高温セラミック。
5. 複合・機能性セラミックス
BaTiO3 (チタン酸バリウム): コンデンサーや圧電デバイスに使用される強誘電体材料。
PZT (チタン酸ジルコン酸鉛): センサーや超音波トランスデューサーに使用される圧電セラミック。
2番。セラミック粒子の分散問題
セラミック粒子は、表面エネルギーが高く、粒子サイズが小さいため (特にナノスケール粒子)、凝集しやすく、次のような問題を引き起こします。
1.スラリーの粘度の増加は、そのレオロジー特性に影響を与えます。
2.不均一な焼結はセラミック製品の機械的特性を低下させます。
3.コーティングまたは複合材料中の不均一な分散は機能性能に影響を与えます。
したがって、適切なセラミック分散剤を選択することが重要です。
三番目。セラミックス分散剤の分類と選択
セラミック分散剤の機能は、粒子間のファンデルワールス力を低減し、懸濁液の安定性を向上させることです。分散剤は、化学的特性に応じて次のカテゴリに分類できます。
1. イオン性分散剤
水ベースのシステムに適しており、静電反発によって粒子を安定化します。
アニオンタイプ（マイナス電荷を持つ）：
ポリアクリル酸ナトリウム (PAAS): Al2O3、SiO3、ZrO2 などの酸化物セラミックに適しています。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム (SDBS): SiC や Si3N4 などの非酸化物セラミックに一般的に使用されます。
カチオンタイプ（正電荷を持つ）：
臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム (CTAB): 負に帯電したセラミック粒子 (部分的に ZrO2 など) に適しています。
2. 非イオン性分散剤
有機溶媒系に適しており、立体障害により粒子を安定化します。
ポリビニルピロリドン (PVP): SiC、AlN、BN などの非酸化物セラミックに適しています。
ポリエチレングリコール（PEG）：BaTiO3やPZTなどの機能性セラミックスに適しています。
BYK シリーズ (BYK-110 など): 高固形分セラミックスラリーに適しています。
3. カップリング剤
以下のようなセラミックと有機基材の間の適合性を向上させるために使用されます。
シランカップリング剤（KH-550、KH-570）：SiO2、Al2O3などの酸化物セラミックスに適しています。
チタンエステルカップリング剤（NDZ-101）：SiCやTiB2などの高表面エネルギーセラミックスに適しています。
4. 高分子分散剤
ナノセラミック粒子の二次凝集を防ぐのに適しています。
ポリアクリル酸 (PAA): ナノ ZrO2、TiO2 などに適しています。
ポリメチルメタクリレート (PMMA): Si3N4 や AlN などの窒化物セラミックに適しています。
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