Influence of the powder morphology on properties of the OE-PICA hierarchic granules

• Autorzy: Wójtowicz B. , Pyda W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ morfologii proszku na właściwości granulatów hierarchicznych otrzymanych metodą OE-PICA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of the powder morphology on properties of OE-PICA (Oil Emulsion – Polymer Induced Colloid Aggregation) hierarchic granules has been examined. For preparation of the PICA granules, several hydrothermal unstabilized zirconia nanopowders of various crystallite shapes were used, including needle-shaped, plate-shaped and spherical particles. The PICA powders were granulated by using the OE method, forming hierarchic granules. In the paper, the pressing characteristics, bulk density and sinterability of the resultant powders have been examined. The sinterability of the powders was studied for the powders pressed using various pressures, ensuring destruction of the OE-PICA granules, or OE granules only. Some similarities in sinterability of the granules prepared from plate-shaped and spherical powders have been noticed; the granules prepared from needle-shaped powders showed the highest sintering temperature. The powders prepared using the OE-PICA method had noticeably different dilatometric curves comparing to the starting powders at the temperatures from 600 °C to 1180 °C. The sintering ratio wass also faster, then sintering ratio of the reference powders.

PL

Zbadano wpływ morfologii wyjściowego proszku na właściwości granulatów hierarchicznych przygotowanych metodą OE-PICA (ang. Oil Emulsion – Polymer Induced Colloid Aggregation). Do wykonania granulatów PICA o średnicy około 2 μm użyto nanoproszków niestabilizowanego tlenku cyrkonu o igłowatym, płytkowym i kulistym kształcie ziaren wytworzonych metodą krystalizacji hydrotermalnej w obecności różnych mineralizatorów. Następnie proszek składający się z aglomeratów wytworzonych metodą PICA został zaglomerowany przy użyciu metody OE, tworząc granulat hierarchiczny. W pracy porównano charakterystykę prasowania, gęstość nasypową i spiekalność proszków wyjściowych, granul PICA oraz granul hierarchicznych OE-PICA. Spiekalność granul badano w przypadku wyprasek formowanych przy różnych ciśnieniach, które zapewniały skruszenie tylko granul OE, bądź skruszenie zarówno granul OE, jak i granul PICA. Stwierdzono podobieństwo w spiekalności granulatów przygotowanych z proszków o kulistej i płytkowej morfologii ziaren, granulaty przygotowane z ziaren igłowych wykazywały najwyższą temperaturę spiekania. Proszki przygotowane metodą OE-PICA wykazują wyraźnie zmienioną w stosunku do proszków nie poddanych procesowi granulacji krzywą spiekania w zakresie temperatur od 600 °C do 1180 °C; spiekają się także szybciej od proszków referencyjnych.

Słowa kluczowe

EN

granules; PICA; sintering; powder; ZrO2

PL

granule; PICA; spiekanie; proszek; ZrO2

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 1
• Strony: 110--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wójtowicz B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Pyda W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] U.S. Patent 4,010,242, 1977.
• [2] Sun, L., Annen, M. J., Lorenzano-Porras, C. F, Carr, P. W., McCormick, A. V.: J. Colloid Interface Sci., 162, 464, (1994).
• [3] Pattanayak, A.: Effect of porogens on particle morphology, pore size, pore geometry and pore architecture of zirconia supports, Thesis (M.S.), University of Nebraska-Lincoln, 2007.
• [4] Pattanayak, A., Subramanian, A.: Impact of porogens on the pore characteristics of zirconia particles made by Polymer Induced Colloid Aggre-gation (PICA), Int. J. Appl. Ceram. Tech. - submitted for publication.
• [5] Annen, M.J., Kizhappali, R., Carr P.W., McCormick, A.: Development of porous zirconia spheres by polymerization-induced colloid aggregation - effect of polymerization rate, J. Mater. Sci., 29, (1994), 6123-6130.
• [6] Pattanayak, A., Subramanian, A.: Production of meso- and giga-porous zirconia particles - An improved multi-step particle aggregation process, Powder Techn., 192, (2009), 359–366.
• [7] Subramanian, A., Carr, P.W., McNeff, C.V.: Use of spray-dried zirconia microspheresin the separation of immunoglobulins from cell culture supernatant, J. Chromatography A, 1, 890, (2000), 15–23.
• [8] U.S. Pattent 5,015,373, 1991.
• [9] Trundinger, U., Muller, G., Unger, K. K.: J. Chromatography, 535, (1990), 111.
• [10] Maher, G.H., Hutchins C.E., Ross, S.D.: Am. Ceram. Soc. Bull., 5, 72, (1993), 72-76.
• [11] Robichaud, M.J., Sathyagal, A.N., Carr, P.W., McCormick, A.V., Flickinger, M.C.: An improved oil emulsion synthesis method for large, porous zirconia particles for packed- or fluidized-bed protein chromatography, Separation Sci. Tech., 15, 32, (1997), 2547–2559.
• [12] Mullick A., Griffith, C.M., Flickinger, M.C.: Expanded and packed bed albumin adsorption on fluoride modified zirconia, Biotechnology and Bioengineering, 60, (1998), 333-340.
• [13] Francisco Lorenzano-Porras C. et. al: Pore structure and diffusion tortuosity of porous ZrO2 synthesized by two different colloid aggregation processes, J. Colloid Interface Sci., 170, (1995), 299-307.
• [14] Shalliker, R.A., Douglas, G.K., Comino, P.R., Kavanagh, P.E.: Examination of various pore size zirconias for potential chromatographic applications, J. Powder Tech., 91, (1997), 17–23.
• [15] Shalliker, R.A., Douglas, G.K.: Controlling the pore structure of zirconia for chromatographic applications, J. Liquid Chromatography & Related Tech., 11, 20, (1997), 1651–1666.
• [16] Kendall, K: Agglomerate strength, Powder Metallurgy, 1, 31, (1988), 28-31.