陶瓷粉末凝胶注模成型工艺研究

摘要

凝胶注模成型是把传统陶瓷成型工艺与高分子化学反应相结合的一种新型成型工艺，它利用浆料中的有机单体在一定条件下发生聚合反应结成凝胶，让浆料中的固相颗粒被三维凝胶网络锁在坯体内部固化成型。该技术可用于制备形状复杂、成分要求均匀以及可靠性高的陶瓷材料，成型的坯体强度高，可进行机械加工，更好地实现坯体尺寸的精确控制。 在电瓷生产过程中，由于原料配方、生产设备、制造工艺、生产管理各方面的问题会产生不少存在缺陷的废品，烧成工艺前的废坯尚可通过回泥重新使用，但烧成后的不合格品由于已经过高温烧结，内部因为各种传质作用，晶相、结构已经发生改变，无法回收利用，而且不能为环境吸收降解，日积月累，会给环境带来严重的污染。随着我国经济高速发展，对电力的需求越来越大，电瓷绝缘子的产量也不断上升，类似废品也随之增加，对废弃陶瓷的处理显得日益重要。 本文结合凝胶注模成型工艺的特点，探讨以废弃陶瓷粉末为原料，通过凝胶注模成型法成型陶瓷坯件的制各工艺；探索废弃陶瓷重新利用的途径。并通过分析陶瓷浆料粘度的影响因素，以废弃陶瓷粉末为固相，通过控制粉末粒径，添加高分子型分散剂制备出固含量达59v01％，粘度0.2Pas以下的浆料；分析凝胶反应机制，通过调节有机物的加入量和反应温度来控制胶凝时间，可把凝胶时间控制在3～25min，根据注模工艺要求确定胶凝时间；探讨了有机物对凝胶注模成型坯体强度的影响，有机物组成的三维网络是干坯强度的主要来源，但有机物过多不利于坯体排胶及烧成，影响最终烧成瓷件性能，实验结果显示单体和交联剂的比例为12：1时，干坯强度最高，因此时凝胶反应的交联度最高；结合凝胶注模成型坯体以及陶瓷粉粒的结构特点，制定出合适的干燥以及烧成制度；最终制备出以废弃陶瓷粉末为原料，性能接近原材料的再生陶瓷坯件，这将为废弃陶瓷的利用提供新的途径，对我国陶瓷工业的可持续发展有着重要的意义。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1引言

1.2陶瓷成型工艺

1.3凝胶注模成型方法

1.3.1凝胶注模成型工艺研究进展

1.3.2凝胶注模成型原理及工艺

1.3.3凝胶注模成型特点

1.3.4凝胶注模成型工艺的重点和难点

1.3.5凝胶注模成型工艺的应用情况分析

1.3.6陶瓷浆料的稳定机制

1.4选题意义

第2章 实验

2.1实验原料及主要设备

2.1.1主要原材料及来源

2.1.2实验装置与仪器

2.2实验方法及过程

2.3测式

第3章 凝胶注模成型坯体制备

3.1浆料粘度的影响因素

3.1.1粉料粒度对浆料粘度的影响

3.1.2固含量对浆料粘度的影响

3.1.3分散剂对浆料粘度的影响

3.2固含量对强度的影响

3.3凝胶反应过程分析

3.4胶凝时间的影响因素

3.4.1引发剂对胶凝时间的影响

3.4.2催化剂对胶凝时间的影响

3.4.3温度对胶凝时间的影响

3.4.4单体浓度对胶凝时间的影响

3.5单体与交联剂比例对干坯强度的影响

3.6本章小结

第4章 干燥制度

4.1干燥及收缩结果

4.2干燥过程分析

4.3固含量对坯体收缩的影响

4.4本章小结

第5章 排胶烧成工艺

5.1排胶过程分析

5.2烧成工艺

5.2.1粉粒粒径对烧结影响

5.2.2烧成收缩

5.2.3陶瓷粉粒烧结过程及烧成制度

5 3本章小结

第6章 坯体结构分析

6.1坯体均匀性

6.2坯体的结构分析

6.2.1 XRD分析

6.2.2显微结构分析

6.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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