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超速分享 | 坯体增强剂及其增强机理

2020-09-10 18:16:55

1、坯体增强剂及其分类

坯体增强剂是指用来增强和塑化陶瓷体的材料。增强剂一般为有机聚合物,对陶瓷生产过程无不良影响,具有良好的烧结特性。常用的强身剂有变性淀粉、甲基纤维素、聚乙烯醇和丙烯酸聚合物、海藻酸钠、糊精、单宁提取物等,前者易包装运输,但易吸湿结块;后者易分散在陶瓷浆料中,使用更方便,可起到悬浮和稳定浆液的作用。即使加入量高达5%,也不会使浆液稠化,也不影响浆液的流动性。

2、坯体增强剂的强化机理

绿色体增强剂的增强机理可归纳为有机高分子链增强、氢键增强、粘附增强、静电力增强和纤维增韧。

3、有机聚合物链增强

在没有增强剂的情况下,陶瓷体颗粒间的结合依赖于范德华力。加入增强剂后,陶瓷体颗粒间的结合机理取决于增强剂的分子结构。对于有机聚合物增强体,具有足够链长的聚合物可以在陶瓷颗粒之间架起桥梁,产生交联效应,形成不规则的网络结构,并形成冷凝,使陶瓷颗粒紧密包裹,如图1所示。在坯体断裂之前,施加在坯体上的一部分载荷由补强剂分子的长链承担。另外,由于分子链中存在许多内旋单键,聚合物链具有很强的柔韧性和弹性,因此可以提高坯体的强度。

4、氢键增强

在坯体阶段,陶瓷颗粒之间有少量水分,颗粒间存在毛细力。毛细力的存在使颗粒扩散层产生张力,从而拉近颗粒。成型压力越大,颗粒间的距离越近,毛细力越大,颗粒结合力越强,坯体强度越大。除上述范德华力和毛细力外,由于颗粒表面被高分子材料包裹,颗粒间的氢键由聚合物产生,使坯体强度大大提高,氢键的强度取决于增强剂分子链的表面电荷密度。电荷密度越高,力越强。

5、附着力增强

分子的热运动增加,使包裹在一个粒子表面的聚合物与包裹在另一个粒子外表面的聚合物纠缠或成链,使两个粒子更紧密地结合在一起。因此,在坯体形成过程中,不仅有外力作用在浆液上,使颗粒间形成机械结合,而且在浆液内部也有聚合物的粘附作用,形成三维网络和四种静电力增强

根据结晶学和硅酸盐理论,板材表面通常带负电,而边缘总是带正电荷。由于薄板的厚度很薄,当颗粒尺寸细化时,板材表面的面积往往减小,边缘变化不大。粒子呈多边形,负电荷减弱,相对电荷停止效应增强。在成形过程中,边-边连接占主导地位,而边-边-边连接很少。因此,由于静电的吸引,带负电荷的边缘和带正电荷的边缘彼此聚集在一起。随着压制力的增加,颗粒间间隙减小,颗粒间距进一步减小,颗粒接触数逐渐增加,静电吸引力再次增大,使坯体具有一定强度的强度。

6、纤维增韧

SiC纤维具有强度模量高、耐高温氧化、高温强度和模量损失小等特点。Brennar等人。采用连续微晶SiC纤维增强微晶玻璃。与单一微晶玻璃相比,微晶玻璃的强度提高了4倍。Rice还报道了SiC纤维增强zn02的强度可以达到450mpa。

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