在成型工藝之中，流延成型成型大型薄板陶瓷或金屬部件。這類部件幾乎不可能或很難通過(guò)壓制或擠制成型，而通過(guò)流延成型制造各種尺寸和形狀的坯體則是十分容易的，而且可以保證坯體質(zhì)量。傳統(tǒng)的流延技術(shù)是采用有機(jī)溶劑作為溶劑，也稱為非水系流延，但由于有機(jī)溶劑對(duì)人體及環(huán)境會(huì)造成一定的危害，因此，研究以水或酒精作為溶劑代替有毒溶劑的流延已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。
5 to 500微米(0.2 to 20mils)厚度生瓷片流延
適合溶劑型和水基型漿料流延（KEKO流延機(jī)）
許多陶瓷粉體，如Al2O3，ZrO2，SiC，Si3N4，BaTiO3，AlN等都可以采用用水基流延成型工藝進(jìn)行成型。相比非水基流延成型而言，水基流延漿料的系統(tǒng)要更加的復(fù)雜。在水基流延漿料中，由于極性分子水作為溶劑，且絕大多數(shù)粉體為不帶電的瘠性粉體，因而水基流延漿料易沉淀分層，流變性和穩(wěn)定性較差，所以在漿料配置過(guò)程中必須添加分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑等添加劑，使?jié){料滿足流延工藝要求。下文一起來(lái)看看對(duì)水基流延成型成敗起著關(guān)鍵作用的添加劑。
1、粘接劑體系
粘接劑在流延成型中主要起到鏈接陶瓷粉體顆粒，提供生坯強(qiáng)度，保證坯片形成，控制流變行為的作用，目前水基流延體系較為常用的粘接劑主要有如下幾種體系。
選用粘結(jié)劑應(yīng)考慮的因素有，1）素坯膜的厚度；2）易燒除，不留有殘余物；3）能起到穩(wěn)定漿料和抑制顆粒沉降的作用；4）要有較低的塑性轉(zhuǎn)變溫度，以確保在室溫下不發(fā)生凝結(jié)；5）考慮所用基板材料的性質(zhì)，要易于分離素坯膜。
目前水基流延成型工藝中常用的粘結(jié)劑有2類：纖維素和乙烯或丙烯酸類聚合物。通常纖維素有離子型和非離子型之分，前者屬聚合電解質(zhì)，可同時(shí)起到粘結(jié)劑和分散劑的作用，后者主要起粘結(jié)劑作用；乙烯類添加劑是C-C長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，端部有自由基可以結(jié)合其他原子，若結(jié)合兩個(gè)官能團(tuán)則形成丙烯酸結(jié)構(gòu)。
表1：水基流延成型常用粘結(jié)劑
粘接劑 | 應(yīng)用特點(diǎn) |
羧酸酯單體 | 如丙烯酸等。該單體在開始時(shí)作為分散劑加入，然后改變成型條件使其聚合成高分子起到粘結(jié)劑的作用，但是該方法應(yīng)用范圍較窄，因?yàn)椴煌垠w需要不同類型的分散劑，分散劑分子量太小時(shí)難以形成空間位阻穩(wěn)定，從而使分散效果受到影響。 |
聚乙烯醇 | 流延片強(qiáng)度較高，但是聚乙烯醇（PVA）粘結(jié)劑體系也有它的缺點(diǎn)：即漿料粘度較大、陶瓷粉體的固含量較小，一般體積分?jǐn)?shù)在35%以下，干燥時(shí)間特別長(zhǎng)、干燥后容易變形等，通常需要復(fù)合其他組分使用。 |
丙烯酰胺單體 | 可通過(guò)加入催化劑和引發(fā)劑后引發(fā)凝膠化反應(yīng)，從而起到粘結(jié)劑的作用，改工藝取自凝膠注模成型，擴(kuò)展應(yīng)用于流延工藝--江湖人稱水基凝膠流延成型。該工藝制備的流延片有機(jī)物含量低、強(qiáng)度高、干燥較快、生產(chǎn)效率高，但是由于存在氧氣的阻聚作用，流延片表面容易掉粉起皮，需要較為復(fù)雜的設(shè)備搭配使用。 |
纖維素類 | 缺點(diǎn)是漿料固含量較低，流延片密度較低等。 |
乳膠體系 | 其優(yōu)點(diǎn)是陶瓷粉體固含量高、干燥速度快、流延片相對(duì)密度可以達(dá)到55%，有機(jī)物含量低，易于燒除，基本上克服了以上幾種粘結(jié)劑的不足，是比較理想的一種水基流延粘結(jié)劑。 |
2、增塑劑
由于加入粘結(jié)劑只能保證素坯的強(qiáng)度而不能使生坯具有足夠的加工韌性，而且還會(huì)使有機(jī)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg高于室溫。為了改變這種情況；加入一定量的增塑劑可降低粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，從而降低整個(gè)漿料體系的玻璃化溫度Tg，使粘結(jié)劑在室溫或室溫以下都具有良好的流動(dòng)性和成膜性；另外，增塑劑對(duì)粉體顆粒還起到潤(rùn)滑和橋聯(lián)的作用，有利于漿料的分散穩(wěn)定。
增塑劑的作用機(jī)理是增塑劑分子插入到粘結(jié)劑聚合物分子鏈之間，削弱聚合物分子鏈間的應(yīng)力，從而增加聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低聚合物分子鏈的結(jié)晶度，使聚合物的塑性增加。
表2：常用的水基流延成型用增塑劑
可用于水基流延成型的水溶性增塑劑包括醇類如丙三醇（甘油），聚合物如聚乙二醇（PEG）或聚丙烯醇（PPG），酞酸類添加劑如苯甲基丁基酞酸（BBP）和雙丁基酞酸（DBP）。
3、分散劑
陶瓷顆粒在溶劑中的分散程度對(duì)素坯膜的顯微結(jié)構(gòu)有著十分重要的影響。陶瓷顆粒在液體中的分散一般來(lái)說(shuō)是很不穩(wěn)定，微小的顆粒有重新聚合成大團(tuán)聚體的明顯趨勢(shì)，由此產(chǎn)生的顆粒簇的快速沉淀會(huì)造成分層效應(yīng)。因此，大多數(shù)流延漿料中要添加分散劑，從而控制顆粒團(tuán)聚程度，尤其對(duì)于高固相含量的漿料。
水基流延成型工藝所用的分散劑按分子表面活性基團(tuán)和荷電情況分為離子（陰離子、陽(yáng)離子和兩性離子）和非離子兩種。一般來(lái)說(shuō)，陰離子表面活性劑主要用于顆粒表面帶正電的中性或弱堿性的漿料；而陽(yáng)離子表面活性劑主要用于顆粒表面帶負(fù)電的中性或弱酸性的漿料。
目前常用的分散劑是聚電解質(zhì)，其穩(wěn)定機(jī)理以靜電-空間位阻穩(wěn)定機(jī)制為主，如NH4-PA、NH4-PMA及聚丙烯酸等。
粉體圈編輯：Alpha
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