[发明专利]原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及陶瓷湿法成型技术领域，具体涉及一种原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法及其应用。所述原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法，在水中加入分散剂、疏水剂，搅拌溶解使二者充分反应后加入陶瓷粉体，球磨制得高固含量陶瓷浆料；所述分散剂为含有羧基(‑COO^‑)的阴离子型分散剂；所述疏水剂为短链的阳离子表面活性物质。本发明的目的原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法，具有添加剂种类少、添加量少、可以制备高固含量浆料的特征，而且固化在室温空气条件下自发发生；本发明还提供其应用，用于制备高致密陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷湿法成型技术领域，具体涉及一种原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法及其应用。

背景技术

湿法成型是一类重要的陶瓷成型方法，其特征是实现浆料(悬浮液)向湿坯的转变。根据固化方式，湿法成型主要可以分为两种类型：一种是通过固液分离的途径获得湿坯，包括：注浆成型(Journal of the American Ceramic Society,1986,69:882-887)、压滤成型(美国专利US4624808)、流延成型(Materials Science and Engineering:B,2016,212:39-61)和离心沉淀(Journal of the American Ceramic Society,1990,73:207-212)等，此类方法成型的素坯致密度较低且容易存在密度梯度；另外一种是通过流体原位固化形成固体，包括：高分子添加物转变(淀粉(Journal of the European Ceramic Society,1998,18:131-140)、琼脂(British Ceramic Transactions,1999,98:58-61))、注凝成型(Journal of the American Ceramic Society,1991,74:612-618)和直接凝固成型(Chemtech,1995,25:31-37)。

其中，固液分离成型在固液分离时容易导致密度梯度问题，而原位固化成型则不存在上述问题，但是高分子添加物转变存在固含量低的问题，注凝成型中的自由基聚合体系添加剂种类多达五种，且存在氧阻聚问题，而直接凝固成型(DCC)需要通过诱发因素(温度、pH值或引发剂等等)引起浆料状态变化实现固化，应用材料体系范围受诱发因素限制。同时，原位固化成型的湿坯在干燥过程会排出大量水分，体积发生收缩，这会导致变形或开裂问题。已有研究结果表明，当浆料的固含量从50vol％提升到58vol％时，干燥收缩将由4.6％减小到1.5％(Journal of Materials Research,2014.29(02):p.247-251)，从而大幅度降低干燥导致的开裂风险。因此，高固含量浆料的制备成为原位固化成型的关键。

专利CN106316456B和CN106518095B中提出了一种新的可以原位固化的泡沫陶瓷浆料的制备方法，即在球磨制备浆料过程中添加表面活性剂，对颗粒进行疏水改性，获得疏水改性的陶瓷浆料，通过机械搅拌获得均匀的泡沫并利用疏水化的颗粒实现气泡稳定，再利用疏水作用促使浆料固化。这种方法有机物添加量少，但是所添加的疏水剂为长链表面活性剂，显著增大了浆料的粘度；而且，由于长链表面活性剂的存在导致浆料在球磨过程中会引入并固定气泡，后续即使通过脱气也难以消除，因此，无法制备高致密的陶瓷材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法，具有添加剂种类少、添加量少、可以制备高固含量浆料的特征，而且固化在室温空气条件下自发发生；本发明还提供其应用，用于制备高致密陶瓷材料。

本发明所述原位固化的高固含量陶瓷浆料的制备方法，在水中加入分散剂、疏水剂，搅拌溶解使二者充分反应后加入陶瓷粉体，球磨制得高固含量陶瓷浆料；

所述分散剂为含有羧基(-COO^-)的阴离子型分散剂；

所述疏水剂为短链的阳离子表面活性物质。