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关于温度诱导凝胶化成型和水基注射成型的介绍
2020-09-27 [193]

温度诱导凝胶化成型(Temperature Induced Gelation,TIG)是瑞典表面化学研究所Bergstrom L.等发明的一种近净尺寸胶态成型技术。它是通过升高温度使分散剂失效而实现浆料的原位固化的。首先选择一种特殊的在有机溶剂中溶解度随温度变化的分散剂,加到浓悬浮体中,其一端吸附在粉体表面,另一端伸到溶剂中,起到位阻稳定作用。将分散好的浆料注模后,随着温度的降低,分散剂在溶剂中的溶解度下降,聚合物分子变得卷曲,逐渐失去分散能力,从而实现浆料的原位固化。Berstrom L.以Hypermer KD3为分散剂, 戊醇为介质,通过温度诱导凝胶化技术成型了Al2O3陶瓷和氧化铝/碳化硅纤维复相陶瓷。该方法最大的优点是废料可重复使用,但分散剂及有机介质的选择较困难。

水基注射成型(Aqueous Injection Molding,AIM)是在传统注射成型的基础上发展起来的二种基于水介质的胶态成型方法,最早关于该方法的报道出现在20世纪70年代后期。该方法是采用一些在某一温度范围内可溶,而升温或降温后则具有较好塑性的高聚物作添加剂,先在某一温度下将该物质加入高固含量的陶瓷粉体浆料中,要求浆料黏度较大但具有流动性,然后用标准的注塑设备注射成型,改变温度使浆料变为塑性而固化。该过程是可逆的,当温度恢复到初始温度时,浆料又可恢复流动性。需要注意的是,水基注射成型中,有机高聚物起到塑性剂的作用,而温度诱导凝胶化成型中有机物是作为分散剂使用的,因此AIM过程中有机物加入量较多(10vol%),但与传统的注射成型相比还是低得多。常用的塑性添加剂是甲基纤维素衍生物,在常温下溶解性很好,当温度超过50℃时,具有较强的塑性。还有一类聚合物如琼脂糖等,在较高温度时溶解性很好,而降温后具有塑性,但应用该类物质为添加剂时,需在较高温度下配制浆料,且素坯的强度与聚合物分子量有关。此方法成型速度快,适合于规模化生产,缺点是只能成型小型部件。

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