凝胶注膜成型PPT
合集下载
凝胶注膜成型
★ 凝胶注膜成型工艺特点
Gelcasting基于传统的陶瓷制作工艺和有机化学 知识的结合，将陶瓷粉末分散在有机单体溶液中，有机 单体在催化剂/ 引发剂或热作用下，发生原位聚合反应 形成网状结构将陶瓷粉末包裹其中，成为硬实的坏体。
相对注浆成型来说，Gelcasting 成型周期短，制 品的结构与密度均匀，性能稳定可靠；与注射成型相 比，凝胶注模成型不需要昂贵的成型模具，一般以水作 分散介质，只需少量的粘合剂，因此不需要严格的排胶 工序，适合批量生产及特殊制件的一次成型。
★ 凝胶注膜成型工艺的发展趋势
凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发 展，其应用前景极为广阔，值得进一步研究开发，其 今后的发展方向主要有以下几个方面。 ① 应用领域的拓展 ② 环境友好型凝胶体系的开发 ③ 合理的凝胶固化方法的研究 ④ 与激光选区烧结成型技术联用 ⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
★ 参考文献
在后续的烧结过程中，聚合物反型被整体烧掉,凝 胶化的PZT坯体由于具有很高的强度而成功地保持了
其 形状，直至烧结完成，得到形状及尺寸精度都很高的 PZT制件。
⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
普通gelcasting工艺中的凝胶过程是化学过程，凝 胶结构为不熔融的大分子网状结构，因此带来一些问
题：①浆液必须现用现配；②注浆后残留于流道和模
今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属 粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩 大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材 料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯 是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注
凝有助于高、精、尖材料的发展。
② 环境友好型凝胶体系的开发
最初的Gelcasting 工艺采用非水溶性丙烯酸 凝胶体系,具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体 健康，又会给环境带来一定的危害，因此积极寻求健 康无毒的凝胶体系势在必行。国内外的研究者已经在 这方面做了很多有益的探索，如低毒性的甲基丙烯酰 胺、无毒的藻酸盐、天然凝胶大分子等都得到了较好 的应用。但研究者的目标并未到此结束，寻找一种高 效无毒的凝胶体系一直是他们孜孜以求的目标。随着 全球环保和人类健康意识的日益增强，天然无毒的生 物材料（如明胶、琼脂、壳聚糖等单体）成为研究者 的首选材料。
凝胶注模成型技术
凝胶注模成型技术
凝胶注模成型技术是一种新型的胶态快速成型工艺，由美国橡树岭国家实验室在20世纪90年代初首先发明。
这种技术主要利用有机单体或少量添加剂的化学反应原位凝固成型，获得具有良好微观均匀性和一定强度的坯体，然后再进行烧结制得成品。
凝胶注模成型工艺可以分为水基凝胶注模成型与非水基凝胶注模成型两大体系。
其中，水基凝胶注模成型方法与传统方法类似，简单易行，干燥过程更容易，降低了预混液的粘度，对环境污染小。
非水基凝胶体系常见的溶剂为醇、烃、醚和酮等，采用有机溶剂，不但污染环境，且对于工业生产来说增加了成本。
这种成型技术无需贵重复杂设备，所用模具为无孔模具，且对模具无特殊材质要求，因此是一种低成本成型技术。
同时，它可适用范围广，可制备单一材料或复合材料，对粉体无特殊要求，因此适用于各种陶瓷制品，粗细粒度均可。
凝胶注模成型技术的特点还包括：定型过程与注模的过程是完全分离的，因此成型坯体组分均匀、密度均匀缺陷少，在后续干燥烧结中会保持成型时的比例。
此外，由于坯体在脱模后便具有一定的初始强度，为后期进一步加工制备为更为精密的构件提供了基础条件。
总的来说，凝胶注模成型技术是一种低成本、高效率、环保型的成型工艺，具有广泛的应用前景。
凝胶注模成型
像传统的凝胶注模工艺靠化学反应聚合起结合 作用。在温度超过某一数值(如 60 ℃)时，其 混合物料呈自由流动的液态；而冷却至低于此 温度时，有机物形成物理连接，物料立刻转变 为物理凝胶结合的固态。在这种热可逆转变的 凝胶中加入高固相含量的粉体制成浆料后，浆 料仍保持此种热可逆转变性质。
Thank you !
粉体 催化剂、引发剂
40~100℃加热
溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液 烧结
浆料 排胶
注模
固化成型
干燥
脱模
机加工
凝胶注模成型工艺的优点
适用范围广，可制备单一材料和复合材料。 已发展为水基凝胶注模成型工艺。使用低黏度高固相
分数的水基浆料，使用的有机物含量少，坯体收缩少， 可制备与部件尺寸接近或相同的部件。 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形 状部件。 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精细的部件。 对模具要求不高，玻璃、塑料、金属和蜡等均可作为 模具。 由于预混液中除可排出的溶剂外，单体和增塑剂等可 以全部使用有机物，烧结后的部件纯净度较高。
丙烯酰胺体系(AM+MBAM)
陶瓷粉末：选用目前工程陶瓷生产量最大的Al2O3 粉 料，并加入占陶瓷粉末质量 3 %的烧结助剂
(CaCO3 ,MgCO3 等)；
有机单体：丙烯酰胺(CH3CONH2 简称 AM)；
交联剂：N MB(C7H10N2O2简称
催化剂：四甲基乙二胺(C6H16N2简称 TEMED)； 引发剂：过硫酸铵( (NH4)2S2O8简称 APS)； 分散剂：聚丙烯酸铵(PMAA-NH4)； p H 值调节剂：NH3·H2O
低粘度、高固相含量浆料的制备。 气泡的去除和氧阻凝的抑制。 料浆凝胶化的控制。 坯体的干燥及排胶。
Thank you !
粉体 催化剂、引发剂
40~100℃加热
溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液 烧结
浆料 排胶
注模
固化成型
干燥
脱模
机加工
凝胶注模成型工艺的优点
适用范围广，可制备单一材料和复合材料。 已发展为水基凝胶注模成型工艺。使用低黏度高固相
分数的水基浆料，使用的有机物含量少，坯体收缩少， 可制备与部件尺寸接近或相同的部件。 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形 状部件。 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精细的部件。 对模具要求不高，玻璃、塑料、金属和蜡等均可作为 模具。 由于预混液中除可排出的溶剂外，单体和增塑剂等可 以全部使用有机物，烧结后的部件纯净度较高。
丙烯酰胺体系(AM+MBAM)
陶瓷粉末：选用目前工程陶瓷生产量最大的Al2O3 粉 料，并加入占陶瓷粉末质量 3 %的烧结助剂
(CaCO3 ,MgCO3 等)；
有机单体：丙烯酰胺(CH3CONH2 简称 AM)；
交联剂：N MB(C7H10N2O2简称
催化剂：四甲基乙二胺(C6H16N2简称 TEMED)； 引发剂：过硫酸铵( (NH4)2S2O8简称 APS)； 分散剂：聚丙烯酸铵(PMAA-NH4)； p H 值调节剂：NH3·H2O
低粘度、高固相含量浆料的制备。 气泡的去除和氧阻凝的抑制。 料浆凝胶化的控制。 坯体的干燥及排胶。
讲义3-1凝聚注模(课堂PPT)
➢金属离子对聚合凝胶反应的促进或抑制作用
➢凝胶注模成型金属坯体强度
选加择入适稳当定的剂 工艺参数
2020/4/24
46
1 水基丙烯酰胺体系 凝胶注模成型铁基零部件
对于铁基粉末冶金零件的成型，传统压制方法难以获得 复杂的形状，而易于获得复杂形状的成型方法如热压铸或 注射成型需加入质量分数高达20%的蜡或其它有机物，脱 脂过程繁琐，不适用于大尺寸零件，从而使较大尺寸、复 杂形状铁基粉末冶金零件的制备成为难题。Gelcasting可 以利用价格低廉、便于获得复杂形状的石蜡、塑料等模具 材料清晰地表现细节特征，并且对于常规材料成型过程不 需要大型设备，操作简便，可以在较低成本的前提下同时 满足大尺寸、复杂形状的要求，解决这个难题。
28
2020/4/24
29
2020/4/24
30
2020/4/24
31
2020/4/24
32
2020/4/24
33
2020/4/24
34
自由基聚合制备凝胶的方法:
1. 热聚合和引发剂引发聚合: 乙烯基单体与二乙烯基化合物 (引发剂)的溶液自由基共聚合法是制备凝胶最常见的方法.
常见的乙烯基单体有:丙烯酸或甲基丙烯酸及它们的脂 类、丙烯酰胺、苯乙烯、醋酸乙烯等。
~0.5 m 最小
厚截面脱脂排胶困 难
厚截面延长 注模时间
随颗粒尺寸减小， 浆料粘度增大
随颗粒尺寸减 小，注浆时间
延长 44
2020/4/24
45
难点及解决方案
➢金属粉末易氧化
根据不同选粉择末能抗够氧将化其能有力效 选择适合悬的浮凝分胶散体的系分特散别剂
➢金属粉末密度、粒径大，是难溶于剂进悬行浮凝分胶注散模成型
溶胶凝胶ppt课件可修改全文
水解
缩聚
固化
溶液
溶胶
凝胶
凝胶
溶胶凝胶法制备氧化铝粉末实例
凝胶体
干燥后的胶状体
烧结后的纳米氧化铝粉
溶胶—凝胶法
• 溶胶-凝胶法是指一些易水解的金属化合物(无机盐或金属
醇盐)，在饱和条件下，经水解和缩聚等化学反应首先制 得溶胶，继而将溶胶陈化、干燥和固化。
• 根据原料的种类可分有机金属醇盐法和无机盐法两种。
混合 初始原料
搅拌
浓缩
前驱体溶胶
粘性溶胶
纺丝
陶瓷纤维
热处理
干燥
凝胶纤维
溶胶－凝胶制备的Al2O3-YAG纤维
4.复合材料
复合材料
不
复 合 材 料
同 组 分 之 间
的
组 纳成 米和 复结 合构 材不 料同
的
纳 米 复 合 材 料
的 组 分 所 制 备 的
组 成 和 结 构 均 不 同
组 成 的 复 合 材 料
溶胶一凝胶法也存在某些问题：
1.目前所使用的有机化合物原料价格比较昂贵， 有些原料为有机物，对健康有害；
2. 通常整个溶胶－凝胶过程所需时间较长，常 需要几天或儿几周：
3. 凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会 逸出许多气体及有机物，并产生收缩。
4.若烧成不够完善,制品中会残留细孔及OH-根或C, 后者使制品带黑色
•
反应可延续进行,直至生成M(OH)n
• 缩聚反应：(OR)n-1M-OH + HO-M(OR)n-1 → (OR)n-1M-O-M(OR)n-1 + H2O
m(OR)n-2 M(OH)2 → [(OR) n-2M-O]m + mH2O
溶胶凝胶法PPT演示课件
• 凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分 散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有 液体或气体。
2020/5/24
5
一、溶胶---凝胶法的发展 二、溶胶一凝胶法的基本原理 三、溶胶一凝胶法工艺过程 四、在制备材料方面的应用 五、展望
2020/5/24
6
二、溶胶一凝胶法的基本原理
sol-gel法制备薄膜涂层的基本原理是：将金属醇 盐或无机盐作为前驱体，溶于溶剂（水或有机溶 剂）中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或 醇解反应，反应生成物聚集成几个纳米左右的粒 子并形成溶胶，再以溶胶为原料对各种基材进行 涂膜处理，溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到干 凝胶膜，最后在一定的温度下烧结即得到所需的 涂层。
(1)有机醇盐水解法 (2)无机盐水解法
此外还有：
2020/5/24
13
（3）熔融-淬冷法
熔融-淬冷法是以无机氧化物作为前驱物，加 热至完全熔融状态，然后迅速将其急淬于冷 水中并快速搅拌均匀，通过无机氧化物粒子 迅速溶解并进而聚集成胶体粒子溶胶化而形 成溶胶。
（4）离子交换法
该方法通常可分为3个步骤：活性硅酸制备， 胶粒增长和稀硅溶胶浓缩。
2020/5/24
3
➢20世纪70 年代，sol-gel技术被成功地应用于 制备块状多组分凝胶玻璃，得到材料界研究 者的广泛关注并获得迅速发展。
➢20 世纪80年代以来，sol-gel技术进入了发展 的高峰时期。
2020/5/24
4
基本概念
• 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散 的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm之间。
9
（2）无机盐的溶胶－凝胶原理： 首先获得溶胶的前驱体溶液，再经水解来制得。
2020/5/24
5
一、溶胶---凝胶法的发展 二、溶胶一凝胶法的基本原理 三、溶胶一凝胶法工艺过程 四、在制备材料方面的应用 五、展望
2020/5/24
6
二、溶胶一凝胶法的基本原理
sol-gel法制备薄膜涂层的基本原理是：将金属醇 盐或无机盐作为前驱体，溶于溶剂（水或有机溶 剂）中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或 醇解反应，反应生成物聚集成几个纳米左右的粒 子并形成溶胶，再以溶胶为原料对各种基材进行 涂膜处理，溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到干 凝胶膜，最后在一定的温度下烧结即得到所需的 涂层。
(1)有机醇盐水解法 (2)无机盐水解法
此外还有：
2020/5/24
13
（3）熔融-淬冷法
熔融-淬冷法是以无机氧化物作为前驱物，加 热至完全熔融状态，然后迅速将其急淬于冷 水中并快速搅拌均匀，通过无机氧化物粒子 迅速溶解并进而聚集成胶体粒子溶胶化而形 成溶胶。
（4）离子交换法
该方法通常可分为3个步骤：活性硅酸制备， 胶粒增长和稀硅溶胶浓缩。
2020/5/24
3
➢20世纪70 年代，sol-gel技术被成功地应用于 制备块状多组分凝胶玻璃，得到材料界研究 者的广泛关注并获得迅速发展。
➢20 世纪80年代以来，sol-gel技术进入了发展 的高峰时期。
2020/5/24
4
基本概念
• 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散 的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm之间。
9
（2）无机盐的溶胶－凝胶原理： 首先获得溶胶的前驱体溶液，再经水解来制得。
第三章 凝胶 PPT课件
S=
m2 m1 m1
, or, S
V2 V1 V1
2）膨胀速度
S：膨胀度
dS dt
k膨（Smax
S）
S：凝胶在膨胀时间为t时的膨胀度；Smax：凝胶最大 的膨胀度（平衡态下）；k膨：膨胀速度常数
开始膨胀时速度最大，然后逐渐减小，达到平衡时
为0。
4、膨胀机理：分为两阶段 1）第一阶段：液体介质进入凝胶，与分散相大 分子相互作用形成溶剂化层。此阶段时间短，速 度快，凝胶的结构不变，有4特点。
二、离浆作用 1、老化：大分子溶液或溶胶胶凝后，凝胶的
性质并没有全部固定，随着时间的延续，凝胶的 性质将继续变化，这一现象叫老化。
2、离浆：凝胶在老化过程中自发收缩，析出 部分分散介质的作用。
3、原因：溶胶在形成网状结构后，粒子间的 距离还没有达到最小，在粒子间作用力的作用下， 粒子会进一步靠近，从而使骨架收缩，其中的分 散介质被挤出。
四、凝胶网络的应用
制备单分散的纳米颗粒。
一实验，这时，得到同心环形沉淀。
2、原因
Ostwald的过饱和理论：高浓度的AgNO3从上往下扩 散，K2Cr2O7向上扩散，在第一层生成Ag2Cr2O7沉淀必 须要过饱和，在生成沉淀后，紧靠区域的K2Cr2O7浓度 降低，就出现空白区。
形成间歇性沉淀的主要原因可能是因为无对流存在。
自然中的里根环有雨花石、玛瑙等中的环状花纹。
精
3、加入盐类
在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适 量电解质，可形成凝胶。
例：在V2O5溶胶中加入BaCl2，形成V2O5凝胶。
4、化学反应 利用化学反应生成不溶物时，满足一定条件，可形成 凝胶。 条件：1）在生成不溶物时生成大量小晶粒；2）晶粒 的形状不对称，有利于搭成骨架。 例：Weimann的实验。Ba(CNS)2+ MgSO4→BaSO4 当二者为饱和溶液时，可得硫酸钡凝胶，但此凝胶不太 稳定。 大分子溶液（蛋白质等）在反应过程中，也形成凝胶。 例：鸡蛋清蛋白质分子在加热时，从球形分子变成纤维 状，利于形成凝胶。所以鸡蛋清加热凝固。
凝胶注模法
凝胶注模法
说起这个“凝胶注模法”，咱们得先从做东西说起。
你想啊，咱们平时做东西，比如做个塑料玩具或者陶瓷杯子，是不是都得有个模具，然后把材料倒进去，等它成型？
这个“凝胶注模法”啊，就是做东西的一种方法，但它有点特别。
特别在哪儿呢？咱们平时用的材料，比如塑料啊、陶瓷浆料啊，都是液体或者半固体的，对吧？但是凝胶注模法用的材料，它是高粘度的流体，就像是稠稠的果酱一样。
然后啊，咱们把这个高粘度的材料倒进模具里。
不过这时候它还不是成品哦，它得在模具里发生一些变化。
怎么变呢？就是让它里面的有机单体啊、催化剂啊这些东西发生反应，然后它就慢慢凝固了，变得像果冻一样。
这个过程啊，就像是给材料做了一个“内部整形”，让它在模具里变成了咱们想要的样子。
等它完全凝固了，就可以拿出来，再经过一些处理，比如干燥啊、烧结啊，就变成了咱们想要的成品了。
所以，“凝胶注模法”啊，简单来说，就是一种用高粘度流体材料，通过化学反应在模具里凝固成型的方法。
这个方法好处多多，比如能做出形状复杂、精度高的产品，而且成品的质量也很好。
就像咱们平时吃的果冻，它也是用类似的方法做出来的，只不过它用的材料是吃的，咱们这个是工业用的。
这下你明白什么是“凝胶注模法”了吧？。
凝胶注膜成型
凝胶注膜成型工艺
主要内容
★ 凝胶注膜成型工艺简介 ★ 凝胶注膜成型工艺特点 ★ 凝胶注膜成型型工艺的发展趋势 ★ 参考文献
★ 凝胶注膜成型工艺简介
凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 注射成型之后发展起来的又一种近净尺寸成型工 由美国橡树岭国家实验室研制开发成功， 艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功，现 已实现Al 的工业化生产。 已实现Al2O3 和Si3N4 的工业化生产。它克服注 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点, 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点,成为一种 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。
请提出宝贵意见
谢谢
① 应用领域的拓展
Gelcasting 工艺首先是针对氧化铝陶瓷研制开 发的, 发的,后来美国橡树岭国家实验室又成功地将其应用于 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。 近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品， Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品 近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品，从单 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、到复杂的 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。 今后，该工艺的应用还应进一步拓展， 今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属 粉末要逐步推广到金属领域， 粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩 大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材 料成型，纳米颗粒的应用相对较少， 料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯 是性能优良材料的必要条件， 是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注 凝有助于高、 尖材料的发展。 凝有助于高、精、尖材料的发展。
主要内容
★ 凝胶注膜成型工艺简介 ★ 凝胶注膜成型工艺特点 ★ 凝胶注膜成型型工艺的发展趋势 ★ 参考文献
★ 凝胶注膜成型工艺简介
凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 注射成型之后发展起来的又一种近净尺寸成型工 由美国橡树岭国家实验室研制开发成功， 艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功，现 已实现Al 的工业化生产。 已实现Al2O3 和Si3N4 的工业化生产。它克服注 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点, 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点,成为一种 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。
请提出宝贵意见
谢谢
① 应用领域的拓展
Gelcasting 工艺首先是针对氧化铝陶瓷研制开 发的, 发的,后来美国橡树岭国家实验室又成功地将其应用于 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。 近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品， Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品 近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品，从单 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、到复杂的 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。 今后，该工艺的应用还应进一步拓展， 今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属 粉末要逐步推广到金属领域， 粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩 大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材 料成型，纳米颗粒的应用相对较少， 料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯 是性能优良材料的必要条件， 是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注 凝有助于高、 尖材料的发展。 凝有助于高、精、尖材料的发展。
注射成型知识讲座ppt课件
.
2020/8/6
19
b. 螺桿預備可塑化式(圖(9)) 預塑加熱缸為螺桿式，螺桿旋轉將塑料送入預塑
加熱缸中熱成熔融狀態，再送至射出加熱中，此時 也籍射出柱塞之後退量設定射出量，計量完成則柱 塞再推進將熔融塑料射入模穴內成形‧
.
2020/8/6
20
(2)鎖模單元:
合模裝置除了用以開闢模之外，最主要是用以對 抗射出於模內之熔融材料的高壓力，以充分的強力閉 鎖‧常見的合模裝置有直壓式、肘節式及肘節直壓式三 種‧直壓式鎖模裝置如圖(10)
MPTK 工程處培訓教材
射出成型知識講座
.
2020/8/6
1
內容:
塑膠的簡單辨別方法
射出成型機結构 注射塑件成型缺陷分析
.
2020/8/6
2
塑膠的簡單辨別方法
• 塑膠的種類繁多,制造同一零件時也有時使 用不同樹脂,辯別不同樹脂可以化學分析來處理,但 費時費事無法便捷,普通用手拿起或靠目視,從使專 門行家也不容易確實辨別. • 下表列舉各種塑膠的簡單辨別方法,供為參 考,有機會不妨一試.
頂端黃色 黃色下端 綠色
黃色
頂端黃色 下端青色
黃色 黃色兩端
青綠色 淡黃色
黃色黑煙
.
塑膠狀態 有無臭味
成型品特徵
軟化 丙烯聚合物 不如玻璃冰冷可
弄彎
軟化
苯乙烯 敲擊時有金屬聲
聚合物 音,多為透明品
臭味
熔融掉下 獨特臭味
有彈性
軟化
氯的臭味 硬質為橡膠狀,其
他可為各種硬度
迅速完全 獨特臭味
乳白色
燃燒
熔融掉下 石油臭味 柔軟,乳白色,有
.
2020/8/6
凝胶注模成型
粉体 催化剂、引发剂 40~100℃加热
溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液
浆料
注模
固化成型
烧结
排胶
干燥
脱模
机加工
凝胶注模成型工艺的优点
适用范围广，可制备单一材料和复合材料。 已发展为水基凝胶注模成型工艺。使用低黏度高固相 分数的水基浆料，使用的有机物含量少，坯体收缩少， 可制备与部件尺寸接近或相同的部件。 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形 状部件。 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精细的部件。 对模具要求不高，玻璃、塑料、金属和蜡等均可作为 模具。 由于预混液中除可排出的溶剂外，单体和增塑剂等可 以全部使用有机物，烧结后的部件纯净度较高。
1. HMAM工艺 使用羟基-甲基-丙烯酰胺 (hydoxymethylacrlamide，简称 HMAM)单体 代替传统注凝成型所需要的单体，该单体能 够在一定条件下自交联形成凝胶，且它配制 的浆料粘度较低、 固相含量较高，此外 HMAM 工艺凝固后较湿非常容易脱模，易于 实现规模化生产。
几种改进型凝胶注模成型工艺
2.
热可逆转变凝胶注模成型工艺(TRG工艺) 该工艺主要利用有机物的物理交联结合，而不 像传统的凝胶注模工艺靠化学反应聚合起结合 作用。在温度超过某一数值(如 60 ℃)时，其 混合物料呈自由流动的液态；而冷却至低于此 温度时，有机物形成物理连接，物料立刻转变 为物理凝胶结合的固态。在这种热可逆转变的 凝胶中加入高固相含量的粉体制成浆料后，浆 料仍保持此种热可逆转变性质。
凝胶注模成型工艺的技术关键
低粘度、高固相含量浆料的制备。 气泡的去除和氧阻凝的抑制。 料浆凝胶化的控制。 坯体的干燥及排胶。
溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液
浆料
注模
固化成型
烧结
排胶
干燥
脱模
机加工
凝胶注模成型工艺的优点
适用范围广，可制备单一材料和复合材料。 已发展为水基凝胶注模成型工艺。使用低黏度高固相 分数的水基浆料，使用的有机物含量少，坯体收缩少， 可制备与部件尺寸接近或相同的部件。 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形 状部件。 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精细的部件。 对模具要求不高，玻璃、塑料、金属和蜡等均可作为 模具。 由于预混液中除可排出的溶剂外，单体和增塑剂等可 以全部使用有机物，烧结后的部件纯净度较高。
1. HMAM工艺 使用羟基-甲基-丙烯酰胺 (hydoxymethylacrlamide，简称 HMAM)单体 代替传统注凝成型所需要的单体，该单体能 够在一定条件下自交联形成凝胶，且它配制 的浆料粘度较低、 固相含量较高，此外 HMAM 工艺凝固后较湿非常容易脱模，易于 实现规模化生产。
几种改进型凝胶注模成型工艺
2.
热可逆转变凝胶注模成型工艺(TRG工艺) 该工艺主要利用有机物的物理交联结合，而不 像传统的凝胶注模工艺靠化学反应聚合起结合 作用。在温度超过某一数值(如 60 ℃)时，其 混合物料呈自由流动的液态；而冷却至低于此 温度时，有机物形成物理连接，物料立刻转变 为物理凝胶结合的固态。在这种热可逆转变的 凝胶中加入高固相含量的粉体制成浆料后，浆 料仍保持此种热可逆转变性质。
凝胶注模成型工艺的技术关键
低粘度、高固相含量浆料的制备。 气泡的去除和氧阻凝的抑制。 料浆凝胶化的控制。 坯体的干燥及排胶。
凝胶注模成型
凝胶注模成型一、凝胶注模成型工艺原理该工艺主要是通过制备低黏度、高固相体积分数的浆料，再将浆料中的有机单体聚合使浆料原位凝固，从而获得高密度、高强度、均匀性好的坯体。
二、凝胶注模成型工艺流程三、凝胶注模成型用凝胶体系1.非水基凝胶体系非水基凝胶体系使用的是有机溶剂。
有机溶剂除作为单体的溶剂外，还应具备以下两个特点。
①在交联反应温度时具有低的蒸汽压。
②本身黏度较低。
非水基凝胶体系缺点：对环境有影响。
2.水基凝胶体系体系主要有两种：丙烯酸酯体系和丙烯酰胺体系。
丙烯酸酯体系需要共溶剂，且有相分离现象，引发预混液凝胶反应不彻底，并且分散效果不佳。
目前普遍使用的是丙烯酰胺体系。
水基凝胶体系的优点：降低了浆料黏度，干燥过程更容易控制，避免了有机溶剂造成的空气污染。
四、交联聚合反应1.先配置含单体和交联剂的预混液。
预混液中单体含量一般不低于20%。
2.过硫酸铵或过硫酸钾常被作为引发剂使用。
3.交联聚合反应的速率课通过添加催化剂来控制，添加量一般不超过0.1%。
4.单体交联聚合反应式① 链引发I I 22−→−IM I M −→−+式中，2I 为引发剂，M 为给定单体（至少有一个双键）。
② 链增长M IM nM M IM M IMM M IM n 22+−→−+−→−+−→−+③ 链终止M IM M IM M IM n m m n 522++++=+单体的交联聚合反应为放热反应。
五、 凝胶注模成型的影响因素坯体密度：高的坯体密度可保证坯体质量，减少烧结收缩率，控制制品的密度，降低烧结温度，从而降低烧结成本，利于规模化生产。
1. 坯体密度的均匀性：均匀性好的坯体有利于烧结过程中坯体均匀收缩，不产生变形和开裂。
2. 粉体粒度：选择较细的、粒径分部狭窄的粉体。
一方面较细的颗粒在浆料中可避免沉降，另一方面较细颗粒组成的坯体烧结温度较低。
3. 单体成本：一般相对较高，对制备形状简单且附加值低的产品不具备优势。
六、凝胶注模成型工艺的特点1. 适用范围广，可制备单一材料或复合材料。
凝胶注膜成型ppt课件
ppt课件完整
8
★ 参考文献
[1] 杜蛟 . 超细二氧化锆凝胶注模成型研究[D].河北 理工大学，2008
[2] 杜景红,史庆南 ,严继康等.凝胶注模在PMN-PZT压电
陶瓷中的应用[J].昆明理工大学材料与冶金工程学院,
2005 (8):1229-03
[3] 彭珍珍，蔡舒，吴厚政.陶瓷的凝胶注模成型及其
ppt课件完整
7
★ 凝胶注膜成型工艺的发展趋势
凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发 展，其应用前景极为广阔，值得进一步研究开发，其 今后的发展方向主要有以下几个方面。
① 应用领域的拓展 ② 环境友好型凝胶体系的开发 ③ 合理的凝胶固化方法的研究 ④ 与激光选区烧结成型技术联用 ⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材
料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯
是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注
凝有助于高、精、尖材料的发展。
ppt课件完整
11
② 环境友好型凝胶体系的开发
最初的Gelcasting 工艺采用非水溶性丙烯酸
凝胶体系,具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体
★ 凝胶注膜成型工艺流程图
溶剂
+ 有机 单体
+ 交联
剂
无机粉体+分散剂 预混液
研磨 混合
脱气
脱模
固化
机加工
注膜
干燥
排胶
ppt课件完整 烧结
料浆 催化剂+引发剂
6
★ 凝胶注膜成型工艺的基本原理
Gelcasting工艺的基本原理是在低粘度高 固相含量的料浆中加入有机单体，在催化剂和 引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚 合成三维网状结构，从而使料浆原位固化成型。 然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结， 即可得到所需的陶瓷零件。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
形状，直至烧结完成，得到形状及尺寸精度都很高的
PZT制件。
14
⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
普通gelcasting工艺中的凝胶过程是化学过程，凝 胶结构为不熔融的大分子网状结构，因此带来一些问
题：①浆液必须现用现配；②注浆后残留于流道和模
腔中的浆料由于形成网状结构而难以清除，影响下次 使用。新型的热可逆gelcasting工艺可以解决以上问 题。
凝有助于高、精、尖材料的发展。 11
② 环境友好型凝胶体系的开发
最初的Gelcasting 工艺采用非水溶性丙烯酸
凝胶体系,具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体
健康，又会给环境带来一定的危害，因此积极寻求健
康无毒的凝胶体系势在必行。国内外的研究者已经在
这方面做了很多有益的探索，如低毒性的甲基丙烯酰
热可逆gelcasting（TRG）是一种新型凝胶注模成 型工艺，它包含一个快速可逆的交联过程以形成聚合 物网络。与普gelcasting工艺的不同之处在于该交联 过程是物理过程，而非化学过程。
参考高分子凝胶化学理论并经过试验研究，发明了 一种氧化还原法引发陶瓷料浆凝胶化新技术。该技术以 过硫酸铵-亚硫酸铵水溶液作为氧化还原剂，混合后一 次性加入（也允许分别加入）料浆中，搅拌均匀后注 模，在室温下静置即可使料浆快速均匀凝胶化。
13
④ 与激光选区烧结成型技术联用
与激光选区烧结成型技术（SLS）联用，可以成型
4
综上所述， Gelcasting 工艺特点为：
(1)工艺过程时间短、所用设备价廉，制作成本低； (2)制品的结构和密度均匀，对制品的形状与尺寸受 限制小； (3)有机单体含量低，产品尺寸精度高，坯体强度高 （可达30MPa），可进行机械加工，适宜进行较复 杂的成型加工。
5
★ 凝胶注膜成型工艺流程图
复杂形状的陶瓷制件。首先用一种聚合物通过SLS成型
出所需的自毁性模具框架(该框架结构正好与所需的陶
瓷制件的理想形状相反，称为聚合物反型)，然后将配
制好的用于成型PZT的gelcasting陶瓷浆料注入该反 型
模具中。
在后续的烧结过程中，聚合物反型被整体烧掉,凝
胶化的PZT坯体由于具有很高的强度而成功地保持了 其
胺、无毒的藻酸盐、天然凝胶大分子等都到了较好
的应用。但研究者的目标并未到此结束，寻找一种高
效无毒的凝胶体系一直是他们孜孜以求的目标。随着
全球环保和人类健康意识的日益增强，天然无毒的生
物材料（如明胶、琼脂、壳聚糖等单体）成为研究者
的首选材料。
12
③ 合理的凝胶固化方法的研究
当前的固化方法基本上沿用了高聚物合成中的升温 法，即将浓悬浮体浆料注模后，通过对模具加热，使体 系温度升高至40～80℃，然后在此温度下保温一定时 间，凝胶前驱体在引发剂作用下发生凝胶化反应，形成 三维网络结构，从而实现原位固化成型。
凝胶注膜成型工艺
1
主要内容
★ 凝胶注膜成型工艺简介 ★ 凝胶注膜成型工艺特点 ★ 凝胶注膜成型工艺流程图 ★ 凝胶注膜成型工艺的基本原理 ★ 凝胶注膜成型工艺的发展趋势 ★ 参考文献
2
★ 凝胶注膜成型工艺简介
凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 注射成型之后发展起来的又一种近净尺寸成型工 艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功，现 已实现Al2O3 和Si3N4 的工业化生产。它克服注 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点,成为一种 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。
研究现状[J].天津大学教育部高温结构陶瓷及工程加工 技术重点实验室,2004 [4]余琴仙,包镇红,苗立峰.氧化铝凝胶注模成型的工艺 研究[J].江西省陶瓷工艺美术职业技术学院,2009(8): 0027-03
9
请提出宝贵意见
谢谢
10
① 应用领域的拓展
Gelcasting 工艺首先是针对氧化铝陶瓷研制开 发的,后来美国橡树岭国家实验室又成功地将其应用于 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。
近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品，从单 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、到复杂的 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。
今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属 粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩 大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材 料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯 是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注
溶剂
+ 有机 单体
+ 交联
剂
无机粉体+分散剂 预混液
研磨 混合
脱气
脱模
固化
机加工
干燥
排胶
注膜 烧结
料浆 催化剂+引发剂
6
★ 凝胶注膜成型工艺的基本原理
Gelcasting工艺的基本原理是在低粘度高 固相含量的料浆中加入有机单体，在催化剂和 引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚 合成三维网状结构，从而使料浆原位固化成型。 然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结， 即可得到所需的陶瓷零件。
8
★ 参考文献
[1] 杜蛟 . 超细二氧化锆凝胶注模成型研究[D].河北 理工大学，2008
[2] 杜景红,史庆南 ,严继康等.凝胶注模在PMN-PZT压电 陶瓷中的应用[J].昆明理工大学材料与冶金工程学院, 2005 (8):1229-03 [3] 彭珍珍，蔡舒，吴厚政.陶瓷的凝胶注模成型及其
7
★ 凝胶注膜成型工艺的发展趋势
凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发 展，其应用前景极为广阔，值得进一步研究开发，其 今后的发展方向主要有以下几个方面。 ① 应用领域的拓展 ② 环境友好型凝胶体系的开发 ③ 合理的凝胶固化方法的研究 ④ 与激光选区烧结成型技术联用 ⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
3
★ 凝胶注膜成型工艺特点
Gelcasting基于传统的陶瓷制作工艺和有机化学 知识的结合，将陶瓷粉末分散在有机单体溶液中，有机 单体在催化剂/ 引发剂或热作用下，发生原位聚合反应 形成网状结构将陶瓷粉末包裹其中，成为硬实的坏体。
相对注浆成型来说，Gelcasting 成型周期短，制 品的结构与密度均匀，性能稳定可靠；与注射成型相 比，凝胶注模成型不需要昂贵的成型模具，一般以水作 分散介质，只需少量的粘合剂，因此不需要严格的排胶 工序，适合批量生产及特殊制件的一次成型。