常见的一些纳米陶瓷颗粒粉体与分散剂指南

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2025-07-01浏览量：次

常用陶瓷颗粒及其对应分散剂的选择与应用指南

陶瓷颗粒在材料科学、电子、化工、医疗等领域有着广泛的应用，但由于其高表面能、易团聚的特性，分散问题一直是制备高性能陶瓷材料的关键挑战。本文将介绍常见的陶瓷颗粒类型，并针对不同陶瓷材料推荐合适的分散剂，以提高分散稳定性和加工性能。

一、常见陶瓷颗粒分类

陶瓷颗粒按化学成分可分为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等，以下是一些典型的陶瓷颗粒及其应用：

1. 氧化物陶瓷

• Al₂O₃（氧化铝）：高硬度、耐高温，用于磨料、耐火材料、电子基板。
• ZrO₂（氧化锆）：高韧性，用于牙科修复、轴承、氧传感器。
• SiO₂（二氧化硅）：用于涂料、填料、光学玻璃。
• TiO₂（二氧化钛）：光催化、颜料、防晒材料。
• ZnO（氧化锌）：压敏电阻、抗菌材料、橡胶增强剂。

2. 碳化物陶瓷

• SiC（碳化硅晶须和颗粒）：增强增韧，高导热、耐磨，用于半导体、刹车片、耐高温部件。
• B₄C（碳化硼）：超硬材料，用于防弹装甲、核反应堆中子吸收剂。
• WC（碳化钨）：硬质合金刀具、钻头。

3. 氮化物陶瓷

• Si₃N₄（氮化硅）：高强韧、自润滑，用于轴承、发动机部件。
• AlN（氮化铝）：高导热、绝缘，用于电子封装基板。
• BN（氮化硼）：六方BN（润滑剂）、立方BN（超硬磨料）。

4. 硼化物陶瓷

• TiB₂（二硼化钛）：高熔点、导电，用于电极材料、耐磨涂层。
• ZrB₂（二硼化锆）：超高温陶瓷，用于航天热防护材料。

5. 复合/功能陶瓷

• BaTiO₃（钛酸钡）：铁电材料，用于电容器、压电器件。
• PZT（锆钛酸铅）：压电陶瓷，用于传感器、超声换能器。

二、陶瓷颗粒的分散问题

陶瓷颗粒由于表面能高、粒径小（尤其是纳米级颗粒），极易发生团聚，导致：

• 浆料粘度增大，影响流变性能。
• 烧结不均匀，降低陶瓷制品的力学性能。
• 涂层或复合材料中分散不均，影响功能表现。

因此，选择合适的陶瓷分散剂至关重要。

三、陶瓷分散剂的分类与选择

陶瓷分散剂的作用是降低颗粒间的范德华力，提高悬浮稳定性。根据化学性质，分散剂可分为以下几类：

1. 离子型分散剂

适用于水基体系，通过静电排斥稳定颗粒。

• 阴离子型（带负电荷）：
  • 聚丙烯酸钠（PAAS）：适用于Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂等氧化物陶瓷。
  • 十二烷基苯磺酸钠（SDBS）：常用于SiC、Si₃N₄等非氧化物陶瓷。
• 阳离子型（带正电荷）：
  • 十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）：适用于带负电的陶瓷颗粒（如部分ZrO₂）。

2. 非离子型分散剂

适用于有机溶剂体系，通过空间位阻稳定颗粒。

• 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）：适用于SiC、AlN、BN等非氧化物陶瓷。
• 聚乙二醇（PEG）：适用于BaTiO₃、PZT等功能陶瓷。
• BYK系列（如BYK-110）：适用于高固含量陶瓷浆料。

3. 偶联剂

用于改善陶瓷与有机基体的相容性，如：

• 硅烷偶联剂（KH-550、KH-570）：适用于SiO₂、Al₂O₃等氧化物陶瓷。
• 钛酸酯偶联剂（NDZ-101）：适用于SiC、TiB₂等高表面能陶瓷。

4. 高分子分散剂

适用于纳米陶瓷颗粒，防止二次团聚。

• 聚丙烯酸（PAA）：适用于纳米ZrO₂、TiO₂等。
• 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：适用于Si₃N₄、AlN等氮化物陶瓷。

四、不同陶瓷颗粒的推荐分散剂

五、分散剂的使用建议

1. 先小试再放大：不同陶瓷颗粒对分散剂的响应不同，建议先进行小规模测试。
2. 控制用量：过量分散剂可能导致浆料粘度异常（如凝胶化）。
3. 优化工艺：采用超声分散、球磨或三辊研磨提高分散效果。
4. pH调节：某些分散剂（如PAAS）在特定pH下效果最佳（如pH=9~10）。

六、结论

选择合适的陶瓷分散剂是制备高性能陶瓷材料的关键步骤。针对不同陶瓷颗粒的化学性质和分散体系，应选用合适的离子型、非离子型或偶联剂类分散剂。通过优化分散工艺，可以有效提高陶瓷浆料的稳定性，改善最终产品的性能。

如需进一步了解某种陶瓷颗粒的分散方案，欢迎交流讨论！ 😊