本发明专利技术涉及一种改善凝胶浇注成型制备陶瓷成型体的浆料，其特征在于所述所述的浆料是由水、陶瓷粉末、Ｎ－取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非盐形式的水溶性偶氮引发剂组成；其中，①水、陶瓷粉末、Ｎ－取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非盐形式的水溶性偶氮引发剂组成预配液，然后在搅拌条件下加入陶瓷粉体组成浆料，预配液的加入的质量百分数为陶瓷粉体的１０－１００％；②在预配液中，单体的加入的质量百分浓度为预配液的２－５０％；引发剂的加入质量百分浓度为预配液的０．１－１０％；交联剂的质量百分浓度为预配液的０－１０％。所述的浆料稳定性较高，且固化过程中有较好的引发固化的能力，方便凝胶浇注成型工艺的实施。
Slurry capable of improving gel casting forming ceramic forming body
The invention relates to a method for preparing ceramic molding slurry material for slurry, which is characterized in that the initiator is composed of water, ceramic powder, N - substituted acrylamide or methacrylamide monomer, crosslinking agent and non salt form of water soluble azo; wherein, the water, ceramic powder, N - substituted acrylamide or methacrylamide monomer, crosslinking agent and non salt form of water soluble azo initiator pre prepared liquid, then adding ceramic powder under stirring slurry composition, pre prepared liquid added to the mass fraction of ceramic powder of 10 - 100%; in advance with the addition of monomer solution, the mass percent concentration was 2 - 50% pre prepared liquid; agent concentration from pre prepared liquid 0.1 - 10%; the mass percent concentration of crosslinking agent For the 0 to 10% of the preconditioning fluid. The slurry has higher stability and better curing ability during the curing process, so as to facilitate the implementation of the gel casting molding process.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种改善凝胶浇注成型制备陶瓷成型体的浆料。
技术介绍
凝胶浇注成型(Gelcasting)是20世纪90年代以来兴起的一种新的陶瓷成型工艺(见美国专利No.4,894,194)，它可以广泛用于各种陶瓷素坯的制备。其原理是在含有乙烯基单体及交联剂的有机溶剂中加入无机粉末制成悬浮体，在自由基引发剂的作用下，单体聚合为凝胶，从而得到强度较高的素坯。美国专利5,028,362及5,145,908采用水溶液制备浆料，大大降低了可挥发性有机组分的含量，提高了工艺的实用性。美国专利6,066,279提出一种不用交联剂的水基聚合体系，改善了素坯的性能。但是现有水基聚合反应体系有一个缺点，即所用的反应物会影响浆料的稳定性。反应物对浇注产生影响途径有两个，第一是单体的稳定性，单体加入浆料中后，与粉体在浆料中一起混合、球磨、放置的过程中会使浆料的流动性逐渐变差，甚至完全无法浇注。另外当引发剂加入浆料中后，浆料的粘度常常会有一定程度的升高，严重时浆料的流动性会变得很差以至于无法顺利浇注。现有单体影响浆料稳定性的原因，大致是(1)有的单体，如丙烯酰胺，在制备浆料所采取的碱性或酸性环境中易水解，增加体系的离子浓度，会影响浆料的稳定性；(2)大多数的单体，如N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺等，在制备浆料的常温条件下都有一定的聚合活性，受浆料中的微量引发因素的影响，发生少量的聚合，即可对浆料的流动性产生影响。现有引发剂对浆料稳定性的影响表现在(1)有的自由基引发剂，如过硫酸盐的自由基引发剂活化能较低，而且其引发作用较容易受其它物质的诱导，易于在低温下引发聚合反应；另外，过硫酸盐引发剂还是一种电解质物质，加入到浆料中易破坏浆料的稳定性，导致粘度升高，影响浇注的效果。(2)有的水溶性偶氮引发剂，如偶氮二异丁脒盐酸盐，虽然引发活性比较适中，但这些引发剂也是离子性化合物，加入到高浓度的浆料中时，也会破坏浆料的稳定性，影响浇注体的质量。(3)还有一些有机物的引发剂，如过氧化苯甲酰等有机化合物，虽然不会影响浆料的流动性，但其在水中的溶解度较小，且引发浆料的固化反应时需要在较高的温度下进行，会对陶瓷成型体的质量带来不利的影响。综上所述，反应体系的上述缺点限制了凝胶浇注成型的发展的应用。本专利技术人试图提出在凝胶浇注成型中使用一类新型单体和引发剂制备浆料用于陶瓷的成型，以解决所提到的问题。
技术实现思路
为解决在在凝胶浇注成型中浆料流动性不好，难于浇注的问题，本专利技术目的在于提出一种改善凝胶浇注成型制备陶瓷成型的浆料，所提出的浆料是采用一类新的浆料用于改善浆料的流动性，最终获得高质量的陶瓷素坯及烧结体。本专利技术所述的浆料组成是由水、陶瓷粉末、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非盐形式的水溶性偶氮引发剂组成；其中，水、陶瓷粉末、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非盐形式的水溶性偶氮引发剂组成预配液，然后在搅拌条件下加入陶瓷粉体组成浆料，预配液的加入量(wt％)为陶瓷粉体的10-100％；在预配液中，所述的N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体加入的质量百分浓度为预配液的2-50％；非盐形式的水溶性偶氮引发剂的加入质量百分浓度为预配液的0.1-10％； 预配液中交联剂的质量百分浓度为预配液的0-10％；所述的N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体包括N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙烯酰基吗啉、N-甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰基吗啉等；所述的非盐形式的水溶性偶氮引发剂包括偶氮二(2-咪唑基丙烷)、偶氮二(2-甲基咪唑基丙烷)、偶氮二(2-吡啶基丙烷)、偶氮二(2-3，4，5，6四氢吡啶-2-基丙烷)等；所述的陶瓷粉末包括氧化物(如氧化铝、氧化硅、氧化锆)，非氧化物粉末(包括氮化物，如氮化硅、氮化铝、氮化锆等；碳化物，如碳化硅、碳化硼等)及粘土中的一种或多种的混合粉末；所述的单体，不仅为上述所述的N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体，还可以是其它单体与本专利技术所提及的单体混合共聚，其它单体与N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体的质量比为0∶1至10∶1；同样，所述的引发剂，也可采用混合的引发剂，其它引发剂与所述的非盐形式偶氮引发剂的质量比为0∶1至10∶1；浆料中还可包含各种分散剂，如各种有机聚合物、有机酸碱、无机酸碱等添加剂；浆料中可以包含各种成分的塑性剂，如各种多元醇、各种分子量的聚乙烯醇、聚乙二醇等各种聚合物；浆料中也可以包含具有其它各种功能的化合物，如消泡剂、增稠剂、流变改性剂、阻聚剂等各种添加剂；上述分散剂、塑性剂或功能的化合物的加入量分别为0.01-20wt％(以浆料为基准)。本专利技术提出在通过采用一种新的浆料组成，改善凝胶浇注成型工艺固化悬浮体的效果，主要是采用改性的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺做单体，这类单体有较高的抗水解能力，在常温下的反应活性较低，加入浆料中可以保持浆料有较好的稳定性，不会出现浆料流动性迅速变坏的情况；采用一类新型的引发剂，加入浆料中几乎不影响浆料的稳定性，在固化过程中仍然有较好的引发固化的能力，可以大大方便凝胶浇注成型工艺的实施(详见实施例)。具体实施例方式下面将用例子来说明本专利技术的内容。实施例例1按表1中所列的配方分别制备两种浆料，在常温下放置，配方1在放置5小时后在剪切速率为10/s的条件下测表观粘度，大小为150mPa.s，而对比组分在2小时后相同条件下的表观粘度超过500mPa.s。表1.碳化硅浆料的组成 例2按例1中的配方1制备3份浆料，脱气后分别加入10％偶氮二(2-咪唑基丙烷)水溶液0.5mL得浆料A、加入10％过硫酸铵0.5mL得浆料B、加入0.01g四甲基乙二胺及10％过硫酸铵0.3mL得浆料C。浆料A在1小时后仍有较好的流动性，浆料B在约20分钟后无法流动，浆料C在约5分钟后流动性明显变差。浆料A注入模具，升温到60℃并维持20分钟，降温后，脱模、干燥得素坯，强度约20MPa。例3N-甲基丙烯酰胺3g及亚甲基双丙烯酰胺0.5g加入24g水中生成预配液，搅拌下加入100g氧化铝粉(d50＝0.3μm)、3g分散剂(Lopon 885，50％聚丙烯酸铵盐)及5g氧化钇粉作为烧结助剂制成浆料，用四甲基氢氧化铵调节碱性为pH10左右。脱气后加入0.3mL10％偶氮二(2-咪唑基丙烷)，注模后加热至60℃固化得氧化铝陶瓷素坯。例4N-甲基丙烯酰基吗啉3g及亚甲基双丙烯酰胺0.5g加入25g水中制成预配液，搅拌下加入96g氮化硅粉(d50＝0.2μm)、1g分散剂(Darvan C，聚丙烯酸钠盐)及6g氧化铝粉、3g氧化钇粉为烧结助剂做成浆料，用四甲基氢氧化铵调节碱性为pH10左右，冰盐水冷却至5℃以下，缓慢搅拌放置24小时。补加少量四甲基氢氧化铵溶液至pH10左右。脱气后加入0.2g偶氮二(2-甲基咪唑基丙烷)，注模后加热至60℃固化得氮化硅陶瓷素坯。例5N-甲基丙烯酰基吗啉1.5g、N-羟甲基丙烯酰胺1.5g及亚甲基双丙烯酰胺0.3g加入25g水中生成预配液，搅拌下加入75g碳化硼粉(d50＝0.8μm)及2g聚乙二醇作为分散剂和辅助本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善凝胶浇注成型制备陶瓷成型体的浆料，其特征在于所述所述的浆料是由水、陶瓷粉末、Ｎ－取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非盐形式的水溶性偶氮引发剂组成；其中，①水、陶瓷粉末、Ｎ－取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、交联剂及非 盐形式的水溶性偶氮引发剂组成预配液，然后在搅拌条件下加入陶瓷粉体组成浆料，预配液的加入的质量百分数为陶瓷粉体的１０－１００％；②在预配液中，所述的Ｎ－取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体加入的质量百分浓度为预配液的２－５０％；非 盐形式的水溶性偶氮引发剂的加入质量百分浓度为预配液的０．１－１０％；预配液中交联剂的质量百分浓度为预配液的０－１０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张兆泉，江东亮，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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