Gezielte Beeinflussung der Oberflächenchemie von Siliciumnitridpulver

Mehrere Siliciumnitridpulver wurden durch Adsorption von Silanen an der Pulveroberflaeche modifiziert. Die Charakterisierung der modifizierten Pulveroberflaechen erfolgte mittels DRIFT-Spektroskopie, Thermoanalyse, indirekter Randwinkelmessungen sowie elektrokinetischer Untersuchungen und Saeure-Base-Titrationen in waessriger Suspension. Die in den DRIFT-Spektren auftretenden Absorptionsbanden weisen auf die Chemisorption der Silane an der Si3N4-Pulveroberflaeche hin. Anhand der Ergebnisse der Thermoanalyse der modifizierten Pulver werden verschiedene Moeglichkeiten der Silanadsorption diskutiert. Als Folge der Chemisorption der Silane auf der Si3N4-Pulveroberflaeche werden deren chemischen Eigenschaften nicht mehr durch die SiOH- und Si2NH-Gruppen des Siliciumnitrids sondern durch die funktionelle Gruppe des adsorbierten Silans bestimmt. Besitzt das Silan ausser den Ethoxygruppen keine weitere funktionelle Gruppe, zeigt die Si3N4-Pulveroberflaeche hydrophobes Verhalten, was durch die aus den Ergebnissen der indirekten Randwinkelmessungen berechneten freien Oberflaechenenergien der Pulver sehr gut quantifiziert werden kann. Durch Chemisorption eines Aminosilanes koennen die oberflaechenchemischen Eigenschaften unterschiedlicher Si3N4-Pulver in waessriger Suspension gezielt vereinheitlicht werden. Ausserdem weisen diese Pulver eine hoehere Oberflaechenladungsdichte im Vergleich zum Ausgangspulver auf. Neben der Erhoehung der Basizitaet der Pulveroberflaeche kann auch deren saurer Charakter gezielt verstaerkt werden, wie am Beispiel eines Silanes mit einer Anhydridgruppe gezeigt wird. Die Ergebnisse der gezielten oberflaechenchemischen Modifizierung von Si3N4-Pulver koennen im Hinblick auf die Herstellung kolloidaler Suspensionen fuer fluessige Formgebungsmethoden wie Druckfiltration, Schlickergiessen und Foliengiessen genutzt werden.