分散劑在電子陶瓷成形中占有重要地位,合適的分散劑是制備穩定漿料和晶粒細小的關鍵因素。為了進一步加強交流,艾邦建有MLCC交流群,誠邀MLCC生產、設備、材料等相關企業參與。
1.分散劑是制備高性能陶瓷的必要條件
分散劑是幫助固體顆粒均勻分散于分散媒體中,具有降低漿料的粘度、提高漿料的穩定性(防止固體顆粒的二次凝聚及沉降的作用)、實現高濃度化、改善分散工藝過程中的效率等作用的添加劑。

圖 分散劑分散機理,來源:圣諾普科
分散劑作為一種表面活性劑,在電子陶瓷如氧化鋁、氧化鋅、壓電陶瓷、氧化鋯、燃料電池材料電解質、固態電解質、氮化鋁基片、氮化硅基片、LTCC、HTCC、MLCC、氮氧傳感器芯片的濕法和干法成形中起到潤濕、分散作用,只有粉料顆粒表面包括合適厚度的分散劑時,才能夠解決漿料在儲存、使用過程中的團聚問題,燒結后達到晶粒細小的目的。可以說分散劑是制備高性能陶瓷的必要條件。
表面活性劑溶于水時,凡能離解成離子的稱作離子型表面活性劑;凡不能離解成離子的稱作非離子表面活性劑。而離子型表面活性劑按其在水中生成的表面活性離子的種類,又可分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性表面活性劑等。具有特殊功能或特殊組成的新型表面活性劑,未按離子性、非離子性劃分,而是根據其特殊性列入特殊表面活性劑類。在電子陶瓷漿料中常用的水基分散劑是陰離子表面活性劑;在有機溶劑體系中常用的分散劑是非離子表面活性劑。
2.電子陶瓷中常用分散劑
1)水基體系用分散劑
聚丙烯酸銨分散劑廣泛應用于電子陶瓷料漿的潤濕分散,如干壓成形用的氧化鋁陶瓷造粒粉,水基凝膠成形氧化鋁陶瓷基板,干壓成形氧化鋅壓敏電阻用造料粉以及壓電陶瓷干壓成形造粒粉等。
該系列分散劑包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉以及聚丙烯酸銨分散劑,由于聚丙烯酸呈酸性不適合堿性物質;聚丙烯酸鈉含有鈉離子,燒結后殘留的鈉離子會對絕緣材料電氣性能有影響;而聚丙烯酸銨呈弱堿性,對材料絕緣性能沒有影響,所以廣泛用于水性電子陶瓷漿料潤濕分散。
聚丙烯酸類分散劑含有潤濕性良好的羧酸基、鈉離子、銨基,可以很好的潤濕陶瓷粉料顆粒,通過靜電斥力及空間位阻兩種效應保持粉料顆粒分散穩定。
2)有機體系用分散劑
目前,陶瓷片狀材料多采用流延成形,由于有機體系制備基片表面光潔度好、針孔少、不易開裂、易干燥,可以成形較厚的瓷片,故目前流延采用有機體系居多。分散劑選擇是個關鍵。常用分散劑有卵磷脂(大豆卵磷脂和蛋黃卵磷脂)、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)、鯡魚油。
在有機體系陶瓷漿料中,常采用非離子表面活性劑,通過吸附不飽和高分子有機物,主要是烯烴類不飽和化合物,達到穩定分散,分散機理是空間位阻效應。油脂類物質是傳統電子印刷漿料最常用分散劑,如茴香油、蓖麻油、鯡魚油等,這類物質由于含有不飽和脂肪酸,容易吸附在顆粒表面,達到穩定分散目的。
此外,苯乙烯-馬來酸共聚物( SMA) 超分散劑也應用于電子陶瓷領域,適用于氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、鈦酸鋇等無機粉體材料分散。苯乙烯-馬來酸系超分散劑對非極性和極性超細粒子均有較好的分散穩定作用。苯乙烯-馬來酸系超分散劑通過表面吸附將超細固體顆粒包覆,即非極性苯環及碳氫鏈吸附在粒子非極性表面上,極性端基或極性側鏈覆蓋在非極性粒子表面上,產生雙電層效應,從而產生靜電斥力。

圖 兩種超分散劑的空間穩定機理
苯乙烯-馬來酸系超分散劑中的錨固基團,如羧基、羧酸根、磺酸基、磺酸根、多元醇、多元胺及聚醚等,通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用,緊緊地結合在極性超細粒子表面上,另外一部分非極性苯環或碳氫鏈則纏繞在粒子外表面。在粒子表面形成“厚厚的”保護層。當兩個吸附有超分散劑分子的粒子相互“靠攏”時,粒子之間會產生排斥力而使固體粒子彈開 , 因而不會絮凝,即產生空間位阻效應。
2025年8月26日-28日
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原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):電子陶瓷用分散劑
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