1　引言
　　超細粉體的膠態成型方法已成為制備高性能陶瓷的有效途徑之一 .粉體的顆粒尺寸是影響濕法成型過程的重要因素 .由細顆粒粉體制備的素坯具有較高的燒結活性，但不容易提高漿料的固體含量，粘度大，流變性差.而粗顆粒粉體較容易獲得高的固體含量，但顯微結構不易控制，由粗顆粒粉體組成的漿料容易產生剪切增厚，不利于脫氣和注模 .因此，較好的控制顆粒尺寸是濕法成型的關鍵步驟 .目前，陶瓷粉料顆粒尺寸常用的表征方法有TEM、BET、以及通過沉降法、光散射法、電感應法獲得粉體顆粒尺寸的分布情況.TEM法用于觀察粉體的形貌，通過TEM得到的粒徑尺寸往往是粉體的一次粒徑，由于TEM觀察樣品區域的局限性，因此不能反映出整批粉料的顆粒分布情況.沉降法測定顆粒尺寸是以Stoke's方程為基礎.適用于較粗顆粒尺寸分布的測定，利用重力沉降-X射線吸收法可以測定0.1～150μm范圍的顆粒.但由于納米陶瓷粉體中不同程度的存在著各種軟團聚和硬團聚，因此顆粒的二次粒徑對漿料性質的影響也是很顯著的.Zetaplus測定粉體的粒徑分布是利用動態光散射原理，當一束入射光照射到高速運動的粒子上，由于多普勒效應將引起散射光的頻率發生變化，通過檢測散射光的頻率可以較精確的獲知粒子的大小.本文測定了三種不同來源的納米氧化鋯粉體在分散劑作用下的粒度分布情況.
2　實驗
2.1　樣品制備
　　三種氧化鋯粉體均為3Y-TZP，一種為日本TOSOHTZ-3Y簡稱為TZP1，一種為深圳南玻公司生產的3Y-TZP簡稱為TZP2，還有一種為通過均相沉淀法制備的3Y-TZP，在700 C下煅燒2h,簡稱TZP3.三種粉體在TEM下觀察的一次粒徑分別為50、25、25nm.用于粉體顆粒尺寸測定及Zeta電位測定的溶液濃度均為0.5vol%.分散劑為天津化工研究院生產的聚丙烯酸銨(NH4PAA)，粘度法測定其分子量為5000.

3　結果和討論
3.1　超聲時間對粉體顆粒尺寸分布的影響
　　機械分散方法如超聲和攪拌是降低粉體團聚的有效方法.在分散過程中，應避免使用過熱的或機械的攪拌，因為隨著熱能和機械能的增加，顆粒碰撞的幾率也增加，有可能導致進一步的團聚.因此，應該選擇用最低限度的熱攪拌或機械攪拌來分散顆粒.將超聲探頭放入溶液中，每超聲30s，停30s，整個過程為一個周期.粉體TZP3經過不同超聲時間測得的顆粒尺寸分布如圖1所示.粉體的平均顆粒尺寸的結果表明，適當的超聲時間可以有效地改善粉體的團聚情況，降低顆粒的平均粒徑尺寸.經過四個超聲周期的處理，粉體平均粒徑較未超聲前的尺寸下降了一倍多900nm--420nm.可見，選擇合適的超聲時間是降低粉體團聚的有效而簡單的方法.

3.2　分散劑用量對粉體顆粒尺寸分布的影響
　　三種粉體TZP1、TZP2、TZP3在1.0mMKCl溶液中的等電點分別為7.6、8.3、7.0，分別加入不同量的聚丙烯酸銨后,三種粉體顆粒尺寸分布情況.其中分散劑的濃度為相對于粉體的重量百分比，對應的顆粒尺寸為平崐均粒徑.對TZP1粉體來說，未加入分散劑前粉體顆粒尺寸分布寬，平均粒徑為376.7nm.隨著分散劑加入量的提高，顆粒尺寸分布變窄，平均粒徑下降.當分散劑用量相當于粉體用量的1.186%時，TZP1粉體的平均粒徑最小,為168.9nm,較未加入分散劑下降了一倍多.繼續提高分散劑用量至2.372%時，粉體顆粒尺寸分布基本不變，平均粒徑不再下降.相反，平均顆粒尺寸略有增加，說明顆粒之間形成絮凝結構.對漿料粘度的測定結果也有相似的規律，即超過分散劑在最佳用量時，漿料粘度有所增加 .這說明同粘度測試一樣，粒度分析也是表征懸浮體分散狀態的有效方法.對TZP2粉體來說，有同樣的變化規律.而且，分散劑的加入量間隔更加小,當分散劑用量僅有粉體重量的0.000237%時，仍然能明顯降低粉體的平均粒徑.說明少量的分散劑就可以在Y-TZP粉體表面產生較大的靜電位阻作用，明顯降低粉體中的團聚體.對TZP2粉體來說，最小顆粒尺寸對應的分散劑用量仍為1.186%.TZP3粉體有類似的變化規律，粉體最小的平均顆粒尺寸對應的分散劑用量僅為0.237%，較TZP1、TZP2小,但加入分散劑后平均粒徑下降不明顯.從797.0nm下降到570nm,說明TZP3粉體中存在較多的硬團聚.

　陶瓷粉料大多為瘠性料,具有憎液性，加入分散劑的主要目的是潤濕顆粒表面,使其具有親水性.實驗結果證實了加入的表面活性劑濃度有一個最佳值.這時分散穩定程度最大，潤濕最佳.當超過這一濃度時，會出現過飽和吸附情況，固體表面的親水性反而下降，不利于潤濕和分散.顯然當表面活性劑濃度不足時，也不能良好地潤濕顆粒表面，不利于分散.因此在粉體顆粒尺寸測定過程中，至少應選擇幾個不同分散劑濃度，使粉體達到最佳的分散狀態.
TZP3粉體加入不同分散劑時粉體表面的Zeta電勢的分布情況.未加分散劑時粉體表面帶少量的正電荷，此時對應的溶液pH值為5.58,小于粉體的等電點pH=7，因此粉體表面帶正電.隨分散劑的加入，粉體表面吸附了羧酸根離子，表面電荷為負，當分散劑用量為0.2372%時，粉體的Zeta電勢有最大值－53.11mV，此時粉體達到最佳的分散效果，因此有最小的平均粒徑分布.分散劑用量超過0.2372%，粉體表面電勢基本保持不變，顆粒尺寸分布也大體相同.文獻認為，在弱堿性條件下，聚丙烯酸銨呈伸展構型，達到飽和吸附后，將阻止更多的聚丙烯酸銨吸附在粉體表面，因此，整個懸浮體中粉體表面的Zeta電位并不隨分散劑量的增加而增加.加入不同分散劑對溶液pH的影響.分散劑的加入使溶液的pH升高，加入量超過0.237%時，溶液pH基本恒定在8.1左右.分散劑的加入改變了粉體表面的性質，使其靜電排斥力增加，降低了團聚程度.改善了粉體的顆粒尺寸分布 。

4　結論
1．選擇合適的超聲時間可以打碎粉體團聚，降低粉體的平均顆粒尺寸。
2．納米粉體的顆粒尺寸分布情況與加入的分散劑用量有關，對TZP1和TZP2兩種粉體，分散劑的最佳用量為1.186wt%。對TZP3來說，分散劑的最佳用量為0.237wt%。
3．加入分散劑改變了粉體的表面電荷，使其Zeta電勢升高，顆粒之間的排斥作用增強。因此，分體的平均顆粒尺寸下降。同粘度測定一樣，粒度分析也是表征懸浮體分散狀態的有效方法。