水基流延工艺制备陶瓷材料的研究.pdf.pdf

水基流延工艺制备陶瓷材料的研究 崔学民1,2 欧阳世翕 黄勇 余志勇 吴立峰 汪长安 (清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084；中国建筑材料研究院，北京 100024) 摘 要 流延法作为制备片层材料的重要工艺已经被陶瓷研究者广泛应用。但是，有机流延体系带来的环境污 染、毒性及易燃性等问题 已被社会所关注。因此 ，研究无毒、无污染的水基流延工艺 已得到材料界的广泛重视。本文主 要概述了国内外水基流延工艺的研究现状，重点介绍了PVA体系、丙烯酰胺凝胶流延体系、纤维素类粘结弃j体系及乳 胶体系的不同特点；从粘结剂、分散剂、增塑剂等多个角度分析了影响水基流延工艺的技术因素，并提 出了很好的解决 方法，最后介绍了乳胶体系水基流延工艺在制备片状或层状陶瓷材料方面的应用。 关键词 水基流延工艺 陶瓷 粘结剂 LOM 流延法 (tapecasting)自从 1945年出现以来 ，在陶 瓷材料的成型工艺中已经得到了广泛的应用，尤其是 1 影响水基流延工艺的因素及其改进 制备大面积、薄平面陶瓷材料的重要方法 ¨，引。按 目前 方法 流延工艺中所用的溶剂来分 ，可分为非水系列和水溶 2．1 粘结剂体系对水基流延工艺的影响 性系列2类。从国内外近年的研究情况来看，非水体系 粘结剂在流延浆料 中主要起到连接陶瓷粉料颗 的流延工艺的研究已经比较成熟，制备的陶瓷坯片结 粒，提供生坯强度，保证坯片形成，控制流变行为的作 构均匀、强度高、柔韧性好 ，便于切割和加工，在工业生 用；目前水基流延体系较为常用粘结剂主要有以下几 产中已广泛应用。但 由于在非水系列流延工艺 中使用 种体系： 了大量易燃、有毒的有机溶剂以及粘结剂、分散剂等， (1)羧酸酯单体，如丙烯酸等。该单体在开始时作 对人体及环境都会造成一定的危害。因此，研究以水作 为分散剂加入，然后改变成型条件使其聚合成高分子 为溶剂代替有机溶剂的流延技术 已经成为不可逆转的 起到粘结剂的作用 ，但是该方法应用范围较窄，因为不 趋势。 同粉体需要不同类型的分散剂，分散剂分子量太小时 一 种合适的流延浆料必须满足以下几个条件 】：(1)干 难以形成空间位阻稳定，从而使分散效果受到影响。 燥过程中没有缺陷(如裂纹等)；(2)流延片干燥后要有 (2)聚乙烯醇(PVA)。虽然流延片强度较高，但是 一 定的强度，如可切割、钻孑L等 ；(3)流延片要有非常均 PVA粘结剂体系也有它的缺点：即浆料粘度较大、陶瓷 匀的微观结构和光滑平整的表面；(4)流延片中的有机 粉体的固含量较小，一般体积分数在 35％以下，干燥 物可以通过热分解后完全排除；(5)流延片要有好的叠 时间特别长、干燥后容易变形等。中科院上海硅酸盐研 层性能，可以用于LOM(1aminatedobjectivemanufactur． 究所的江东亮院士，利用PVA和PVP作为复合粘结 ing)工艺或其它形式的层状制造；(6)流延片要有非常 剂，获得了较好的流延效果。 好的烧结性