[发明专利]一种新型凝胶注模成型特种氧化铝陶瓷

说明书

本发明涉及一种新型凝胶注模成型特种氧化铝陶瓷，其特征在于，该氧化铝陶瓷含有三维网状凝胶结构，由水性偶氮类引发剂引发N‑羟乙基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、不饱和改性聚乙二醇聚合而成。本发明所述的氧化铝陶瓷相对于传统凝胶成型方法，具有更低的收缩率且收缩更加均匀，具有更高的密度和抗弯曲强度，因此具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷，尤其涉及一种新型凝胶注模成型特种氧化铝陶瓷及其制备工艺，属于特种陶瓷材料领域。

背景技术

氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al₂O₃)为主体的陶瓷材料，具有较好的传导性、机械强度和耐高温性，因此应用领域广泛。如氧化铝陶瓷可用作陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片，制成熔融玻璃以取代铂坩埚；超高强度的陶瓷部件，利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管，在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料等。一些高附加值氧化铝陶瓷产品采用热等静压烧成方法，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛。

凝胶注模成型技术可制备密度均匀、大尺寸、精度高的复杂形状的陶瓷部件，该方法具有工艺简单、成本低等优点。至今，国内外有关凝胶注模成型的研究中，以氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化钛等陶瓷材料居多。传统胶态成型工艺所制备的坯体在干燥过程中收缩通常比较大，从而造成坯体在干燥过程中发生变形、开裂等问题；并且由于成型坯体的强度较低，在脱模过程中坯体容易损坏，特别对于大尺寸、复杂形状的成型坯体有时甚至无法脱模。陶瓷材料在成型干燥、烧结过程中不可避免地存在坯体尺寸收缩现象。为了克服传统凝胶注模成型缺点，研究新的凝胶注模体系，寻找优良的胶粘剂单体、分散剂等，研究凝胶注模体系的条件制备陶瓷素坯备受关注，也是本发明亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种新型凝胶注模成型特种氧化铝陶瓷及其制备工艺。

为克服现有技术存在的缺点和不足，本发明提供以下技术方案：一种新型凝胶注模成型特种氧化铝陶瓷，含有三维网状凝胶结构，由水性偶氮类引发剂引发N-羟乙基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、不饱和改性聚乙二醇聚合而成。

所述的氧化铝陶瓷凝胶注模成型工艺包括以下步骤：

(1)凝胶溶液配制：在反应器中加入去离子水、N-羟乙基丙烯酰胺、，二甲基二烯丙基氯化铵、不饱和改性聚乙二醇，搅拌溶解，得到凝胶溶液；

(2)氧化铝陶瓷浆料配制：在球磨机中加入氧化铝粉体、步骤(1)中的凝胶溶液、分散剂、慢干助剂，研磨后加入水性偶氮类引发剂和催化剂，球磨混合均匀，得到氧化铝陶瓷浆料；

(3)注模成型氧化铝陶瓷素坯：将步骤(2)中的氧化铝陶瓷浆料注入模具中，缓慢加热并保温处理，再自然冷却后脱模干燥，得到坯体即氧化铝陶瓷素坯。

其中，步骤(1)中去离子水、N-羟乙基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、不饱和改性聚乙二醇的质量份数比为：(82～92)：(5～12)：(1～2)：(2～4)；步骤(2)中氧化铝粉体、凝胶溶液、分散剂、慢干助剂、水性偶氮类引发剂和催化剂的质量份数比为：(55～70)：(29～43)：(0.5～1)：(0.5～1)：(0.3～0.5)：(0.1～0.2)；步骤(3)中保温处理为温度至65±3℃恒温6～10h。

更进一步的，步骤(2)氧化铝陶瓷浆料配制是：在球磨机中加入氧化铝粉体、凝胶溶液、分散剂、慢干助剂，研磨5～10h；然后向其中加入引发剂，球磨10min～20min混合均匀，最后再加入催化剂球磨3～5min混合均匀，经超声和真空除泡处理，得到氧化铝陶瓷浆料。