凝胶注模的凝胶反应动力学和均匀性
2012-11-29王小锋王日初彭超群罗玉林王志勇
中南大学学报(自然科学版) 2012年4期
王小锋,王日初,彭超群,罗玉林,王志勇
(1.中南大学 材料科学与工程学院,湖南 长沙,410083;2.中南大学 冶金科学与工程学院,湖南 长沙,410083)
在过去的几十年中,由于能够制备形状复杂且微观组织结构均匀的坯体,陶瓷胶态成型技术一直是研究的热点[1−4]。凝胶注模是一种重要的原位凝固胶态成型技术。除具有可成型复杂形状部件和坯体结构均匀等普通胶态成型的优点之外,它还具有坯体有机物含量低且强度高、工艺过程易控制和成本低廉等一系列优点[5]。该技术已用于 Al2O3[5,6],ZrO2[7],SiC[8]和 PZT[9]等各种氧化物或非氧化物陶瓷材料体系。目前,采用丙烯酰胺凝胶体系的水基凝胶注模因过程易控和适用性广等特点受到广泛关注[5−9],其原理为利用丙烯酰胺单体在悬浮液中进行凝胶反应形成具有三维网络结构的高分子物质,将陶瓷粉体颗粒原位固定,从而获得具有所需形状要求的制品。在凝胶注模的工艺过程中,悬浮液的原位固化即丙烯酰胺单体通过凝胶反应形成网络结构高分子的过程是十分重要的一道工序。Omatete等[6]研究悬浮液温度随凝胶反应时间的变化,并且指出凝胶反应的诱导期和凝胶点即凝胶反应开始发生的时间。马利国等[10]研究凝胶注模的固化过程,并分析陶瓷浆料凝胶点的影响因素。仝建峰等[11]研究表明可通过建立悬浮液温度与时间的曲线关系来研究悬浮液的凝固动力学。戴春雷等[12]甚至还研究凝胶注模的延迟固化。但上述研究均是以悬浮液中的凝胶反应为研究对象进行的。……
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