[發明專利]利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料的方法

有效

• 申請號: 200710099623.9
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101066885A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 黃勇;陳瑞峰;汪長安;林偉淵
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B38/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 李光松

1.一種利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料的工藝方法，其特征在于，該方法的具體工藝步驟包括：

1)坯體的制備：以單體、高分子聚合物、溶劑、引發劑或螯合劑以及陶瓷粉體為原料，制備成為固相體積含量為5～45vol％的懸浮體，采用單體凝膠聚合或高分子交聯的方式實現懸浮體原位固化，制備得到低密度、高強度的陶瓷坯體，其中單體為有機單體或無機單體；其中所述高分子交聯固化方式所用溶劑為叔丁醇、莰烯或丙酮肟；采用單體凝膠聚合方式所用溶劑為叔丁醇或異丙醇。

2)將濕坯體脫模后，在溶劑揮發的溫度條件下進行通風干燥，同時保證坯體的干燥收縮量<1％；

3)在加熱排膠爐中按照2～5℃/min的升溫速率升至有機物揮發的溫度，并保溫1.5～3h，以排除其中的有機物；

4)無壓高溫燒結爐中，根據陶瓷原料性質的不同，在1000～2000℃的溫度下保溫1～3h，最終獲得整體氣孔率為50％～90％、抗壓強度超過10MPa的輕質、高強度陶瓷部件。

2.根據權利要求1所述利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料方法，其特征在于，所述單體凝膠聚合方式，以單體、溶劑、引發劑或螯合劑以及陶瓷粉體為原料，將單體原料與溶劑按照大于5wt％的比例預配為混合溶液，再按照占混合溶液5vol％～30vol％的固相含量加入陶瓷粉體，經在25～30℃的條件下球磨24小時，獲得穩定的陶瓷懸浮體；先將懸浮體冷卻至低于單體聚合溫度，高于溶劑結晶溫度，然后在其中加入引發劑或螯合劑，攪拌均勻，注入一定形狀的模具，通過加熱誘導使得懸浮體中的單體在引發劑或螯合劑的作用下發生聚合而得到具有抗壓強度超過1MPa的濕坯體；干燥脫除溶劑的過程中坯體的線收縮率<1％。

3.根據權利要求1所述利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料方法，其特征在于，所述高分子交聯固化方式，以高分子聚合物、溶劑以及陶瓷粉體為原料，在高于溶劑結晶溫度10℃～20℃的溫度下，將有機原料與溶劑按照大于5wt％的比例預配為混合溶液，再按照占混合溶液5vol％～45vol％的固相含量加入陶瓷粉體，在50～75℃的條件下密封球磨24小時，獲得穩定的陶瓷懸浮體，將懸浮體注入模具，將溫度降低為室溫，懸浮體中溶劑直接升華脫除之后，高分子之間彼此實現交聯，從而使坯體成型固化，脫模后的坯體抗壓強度超過0.5MPa，干燥脫除溶劑的過程中坯體的線收縮率<1％。

4.根據權利要求1或5所述利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料方法，其特征在于，所述高分子聚合物為聚乙烯醇、聚氯乙烯聚苯乙烯。

5.根據權利要求1所述利用膠態成型工藝制備輕質、高強度陶瓷材料方法，其特征在于，所述陶瓷粉體為氧化鋁、氧化鋯、莫來石、碳化硅或氮化硅。