新闻

电子陶瓷用分散剂

发布日期: 2025-03-10 14:46:09 浏览量: 2

分散剂在电子陶瓷成形中占有重要地位,合适的分散剂是制备稳定浆料和晶粒细小的关键因素。

1.分散剂是制备高性能陶瓷的必要条件

分散剂是帮助固体颗粒均匀分散于分散媒体中,具有降低浆料的粘度、提高浆料的稳定性(防止固体颗粒的二次凝聚及沉降的作用)、实现高浓度化、改善分散工艺过程中的效率等作用的添加剂。

图 分散剂分散机理,来源:圣诺普科

分散剂作为一种表面活性剂,在电子陶瓷如氧化铝、氧化锌、压电陶瓷、氧化锆、燃料电池材料电解质、固态电解质、氮化铝基片、氮化硅基片、LTCC、HTCC、MLCC、氮氧传感器芯片的湿法和干法成形中起到润湿、分散作用,只有粉料颗粒表面包括合适厚度的分散剂时,才能够解决浆料在储存、使用过程中的团聚问题,烧结后达到晶粒细小的目的。可以说分散剂是制备高性能陶瓷的必要条件。

表面活性剂溶于水时,凡能离解成离子的称作离子型表面活性剂;凡不能离解成离子的称作非离子表面活性剂。而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子的种类,又可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂等。具有特殊功能或特殊组成的新型表面活性剂,未按离子性、非离子性划分,而是根据其特殊性列入特殊表面活性剂类。在电子陶瓷浆料中常用的水基分散剂是阴离子表面活性剂;在有机溶剂体系中常用的分散剂是非离子表面活性剂。

2.电子陶瓷中常用分散剂

1)水基体系用分散剂

聚丙烯酸铵分散剂广泛应用于电子陶瓷料浆的润湿分散,如干压成形用的氧化铝陶瓷造粒粉,水基凝胶成形氧化铝陶瓷基板,干压成形氧化锌压敏电阻用造料粉以及压电陶瓷干压成形造粒粉等。

该系列分散剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠以及聚丙烯酸铵分散剂,由于聚丙烯酸呈酸性不适合碱性物质;聚丙烯酸钠含有钠离子,烧结后残留的钠离子会对绝缘材料电气性能有影响;而聚丙烯酸铵呈弱碱性,对材料绝缘性能没有影响,所以广泛用于水性电子陶瓷浆料润湿分散。

聚丙烯酸类分散剂含有润湿性良好的羧酸基、钠离子、铵基,可以很好的润湿陶瓷粉料颗粒,通过静电斥力及空间位阻两种效应保持粉料颗粒分散稳定。

2)有机体系用分散剂

目前,陶瓷片状材料多采用流延成形,由于有机体系制备基片表面光洁度好、针孔少、不易开裂、易干燥,可以成形较厚的瓷片,故目前流延采用有机体系居多。分散剂选择是个关键。常用分散剂有卵磷脂(大豆卵磷脂和蛋黄卵磷脂)、蓖麻油、三油酸甘油酯(GTO)、司班-85(Span-85)、NP-10(壬基酚聚氧乙烯醚)、鲱鱼油。

在有机体系陶瓷浆料中,常采用非离子表面活性剂,通过吸附不饱和高分子有机物,主要是烯烃类不饱和化合物,达到稳定分散,分散机理是空间位阻效应。油脂类物质是传统电子印刷浆料最常用分散剂,如茴香油、蓖麻油、鲱鱼油等,这类物质由于含有不饱和脂肪酸,容易吸附在颗粒表面,达到稳定分散目的。

此外,苯乙烯-马来酸共聚物( SMA) 超分散剂也应用于电子陶瓷领域,适用于氧化铝、氮化硅、氮化铝、钛酸钡等无机粉体材料分散。苯乙烯-马来酸系超分散剂对非极性和极性超细粒子均有较好的分散稳定作用。苯乙烯-马来酸系超分散剂通过表面吸附将超细固体颗粒包覆,即非极性苯环及碳氢链吸附在粒子非极性表面上,极性端基或极性侧链覆盖在非极性粒子表面上,产生双电层效应,从而产生静电斥力。

图 两种超分散剂的空间稳定机理

苯乙烯-马来酸系超分散剂中的锚固基团,如羧基、羧酸根、磺酸基、磺酸根、多元醇、多元胺及聚醚等,通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用,紧紧地结合在极性超细粒子表面上,另外一部分非极性苯环或碳氢链则缠绕在粒子外表面。在粒子表面形成“厚厚的”保护层。当两个吸附有超分散剂分子的粒子相互“靠拢”时,粒子之间会产生排斥力而使固体粒子弹开 , 因而不会絮凝,即产生空间位阻效应。

1.电子陶瓷用分散剂,王靖,等
2.苯乙烯-马来酸系超分散剂的研究进展,廖银洪,廖正福.

返回