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基于isobam注凝成型制备碳纳米管/氧化铝及其性能研究

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功能材料 2019年第9期50卷 9208-9214页

作者：杨洁干科鲁毓钜王亚利吕琳张笑妍刘静静杨金龙河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 中北大学材料学院太原030051

报道了基于isobam注凝成型工艺制备的CNTs/Al2O3复合陶瓷材料。研究了isobam对CNTs和Al2O3粉体分散效果的影响,CNTs含量对混合陶瓷悬浮体流变性能以及复合材料坯体和烧结体性能的影响。结果表明,当isobam含量为5%(质量分数),pH值=9~10时... 详细信息

报道了基于isobam注凝成型工艺制备的CNTs/Al2O3复合陶瓷材料。研究了isobam对CNTs和Al2O3粉体分散效果的影响,CNTs含量对混合陶瓷悬浮体流变性能以及复合材料坯体和烧结体性能的影响。结果表明,当isobam含量为5%(质量分数),pH值=9~10时,CNTs悬浮液的分散效果最佳。随着CNTs的添加量的增加,混合悬浮体的粘度逐渐升高,凝胶时间呈现先降低后升高的趋势。当CNTs含量为0.3%(质量分数)时,相比于相同条件下纯氧化铝陶瓷,CNTs增强Al2O3复合陶瓷的断裂韧性提高了23.7%。

关键词： isobam 悬浮体碳纳米管氧化铝陶瓷复合材料

基于isobam新体系凝胶注模成型制备氮化硅陶瓷

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陶瓷学报 2024年第5期45卷 948-958页

作者：邹楠秦梓轩张牧孙旭东东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学佛山研究生创新学院广东佛山528311

利用一种新型无毒的异丁烯马来酸酐聚合物,采用凝胶注模的方法制备了氮化硅陶瓷。采用不同分子量的isobam用作分散剂和胶凝剂,研究了其添加量及固相含量对Zeta电位和流变性影响,并探讨了其分散和凝胶化机理。该新型体系相较于传统丙烯... 详细信息

利用一种新型无毒的异丁烯马来酸酐聚合物,采用凝胶注模的方法制备了氮化硅陶瓷。采用不同分子量的isobam用作分散剂和胶凝剂,研究了其添加量及固相含量对Zeta电位和流变性影响,并探讨了其分散和凝胶化机理。该新型体系相较于传统丙烯酰胺体系无毒且更加环保,添加量极少,不足原始粉料的1wt.%。因此,在烧结过程中即可排除有机物,无须制定特殊排胶制度,简化了工艺。采用气压烧结的方法,在1760℃下保温2 h得到的烧结体结构均匀致密,β-Si_(3)N_(4)形成相互搭接的连锁微结构。随着分散剂含量的增加,烧结体的密度、孔隙率和抗弯强度变化不大,当固含量为40 vol.%,isobam 600含量为0.3 wt.%时,密度为2.9 g·cm^(-3)、抗弯强度454 MPa。固含量增加到45 vol.%时,密度可达3.0 g·cm^(-3)。

关键词：凝胶注模成型氮化硅 isobam 分散剂悬浮液

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陶瓷添加剂isobam对氧化铝浆料流变性能的影响

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硅酸盐通报 2021年第4期40卷 1338-1343页

作者：林小清王浩键梁若繁宋小姣吴敏关康彭诚杜杨华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 上海劲途新材料科技有限公司上海201100

isobam(异丁烯-马来酸酐共聚物)是一种新型的陶瓷添加剂,主要用作凝胶注模成型中浆料的分散剂和凝胶剂。以α-Al 2O 3为对象,分别研究了pH值、isobam添加量和球磨时间对Al 2O 3浆料流变性质的影响及Al 2O 3浆料的凝胶机理。结果表明,ISO... 详细信息

isobam(异丁烯-马来酸酐共聚物)是一种新型的陶瓷添加剂,主要用作凝胶注模成型中浆料的分散剂和凝胶剂。以α-Al 2O 3为对象,分别研究了pH值、isobam添加量和球磨时间对Al 2O 3浆料流变性质的影响及Al 2O 3浆料的凝胶机理。结果表明,isobam对氧化铝浆料有明显的分散作用,其主要分散机理是isobam通过羧基的氢键作用吸附在氧化铝颗粒表面,增加了颗粒表面负电荷密度,提高了颗粒Zeta电位绝对值。其中,添加0.2%质量分数的isobam的浆料可以快速凝胶化,原因是浆料的pH值接近等电点,isobam分子和氧化铝能够通过氢键作用而形成凝胶网络。

关键词： isobam 氧化铝浆料流变性分散剂凝胶剂凝胶机理

Y_(2)O_(3)-MgO外加量对isobam凝胶流延氮化硅性能的影响

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耐火材料 2024年第5期58卷 400-404页

作者：付杰刘源赵振威孔源杨露君王安修马成良郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450051 河南省高温功能材料重点实验室河南郑州450052 河南北星精工技术有限公司河南焦作454450

针对共价键氮化硅材料难实现致密烧结的问题,以isobam(异丁烯马来酸酐共聚物)为凝胶体系,Si粉为原料,分别添加不同量的烧结助剂Y_(2)O_(3)-MgO(Y_(2)O_(3)和MgO的物质的量比为4∶3,外加质量分数分别为4%、6%、8%和10%),通过凝胶流延成... 详细信息

针对共价键氮化硅材料难实现致密烧结的问题,以isobam(异丁烯马来酸酐共聚物)为凝胶体系,Si粉为原料,分别添加不同量的烧结助剂Y_(2)O_(3)-MgO(Y_(2)O_(3)和MgO的物质的量比为4∶3,外加质量分数分别为4%、6%、8%和10%),通过凝胶流延成型制备了Si流延片,在1400℃氮气气氛下保温2 h后,升温至1750℃保温2 h两步烧结制备了Si_(3)N_(4)陶瓷基板试样。探究了烧结助剂外加量对氮化硅陶瓷基板性能的影响。结果表明:添加Y_(2)O_(3)-MgO烧结助剂可促进烧结后试样α-Si_(3)N_(4)向β-Si_(3)N_(4)的转变;随着Y_(2)O_(3)-MgO烧结助剂外加量(w)从4%增至8%,烧结过程中生成了更多的液相,促进了液相传质,导致长柱状β-Si_(3)N_(4)晶粒增多和生长,试样的致密度、硬度、断裂韧性、抗弯强度、热导率随着烧结助剂外加量的增加而增大。但当烧结助剂外加量(w)为10%时,由于β-Si_(3)N_(4)晶粒的异常长大,试样的各项性能均下降。当烧结助剂外加量为8%(w)时,氮化硅试样的综合性能最好。

关键词：氮化硅陶瓷 Y_(2)O_(3)-MgO烧结助剂凝胶流延成型 isobam 两步烧结

预烧粉结合isobam基凝胶注模成型低收缩氧化铝陶瓷的研究

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预烧粉结合Isobam基凝胶注模成型低收缩氧化铝陶瓷的研究

作者：吕琳中北大学

学位级别：硕士

陶瓷能够作为优良的结构材料,可归因于其拥有一系列卓越的性能,如机械强度高、硬度高、化学稳定性好、耐磨性好等。然而,陶瓷在生产时有一个致命的缺点,即烧结密实化过程中会产生一定的固有线性收缩来消除孔隙,一旦收缩不均匀就会引起... 详细信息

陶瓷能够作为优良的结构材料,可归因于其拥有一系列卓越的性能,如机械强度高、硬度高、化学稳定性好、耐磨性好等。然而,陶瓷在生产时有一个致命的缺点,即烧结密实化过程中会产生一定的固有线性收缩来消除孔隙,一旦收缩不均匀就会引起陶瓷的尺寸偏差、变形和开裂等问题,这极大的限制了陶瓷在大尺寸、复杂形状部件等方面的进一步应用。低收缩陶瓷可以做到在制备过程中尺寸仅发生微小的变化,不仅能够提高产品的成品率,而且能够降低加工成本,在尺寸要求严格的产业领域有着良好的应用前景。因此,对低收缩陶瓷的研究引起了广大学者的关注,同时也成为了陶瓷发展的重要方向。为了能够制备出性能卓越的低收缩氧化铝陶瓷,本文首次将预烧粉填充法和isobam基凝胶注模成型工艺相结合。我们首先对氧化铝-isobam基凝胶注模成型工艺进行了优化,因为当悬浮体固相含量较高时,仅isobam达不到理想的分散效果,因此选择羧酸来辅助分散。通过研究悬浮体Zeta电位、粘度和湿坯的屈服应力、弹性模量,从各种羧酸中发现了有效降低粘度并对湿坯凝胶强度影响最小的添加剂。结果表明,当取用0.5 wt%isobam、0.04 wt%的邻苯二甲酸(PA)和0.03 wt%的二水合草酸(OA)配制固相含量为54vol%的悬浮体时,可得到抗弯强度和韦伯模量分别为448±44 MPa和12.1的氧化铝陶瓷。其次是对预烧氧化铝粉的制备与性质进行了研究。由于预烧粉在低收缩氧化铝陶瓷制备中有极其重要的作用,因此优化预烧氧化铝粉的制备工艺具有重要意义。通过研究预烧氧化铝粉的收缩率、球磨时间和微观形貌,确定了制备预烧氧化铝粉的最佳工艺。结果表明,有效的烧结保温时间和球磨时间分别为0.5 h和48 h。最后是对低收缩氧化铝陶瓷的制备与性质进行了研究。通过分别研究预烧氧化铝粉的添加量和预烧温度对悬浮体粘度、烧结体力学性能和微观结构的影响,确定了最佳的添加量和预烧温度。结果表明,在预烧氧化铝粉的预烧温度和添加量分别为1600°C和60 wt%的条件下,配制固相含量为58 vol%的悬浮体时,可得到抗弯强度为294.5±33.0MPa、线收缩率为7.79%以及致密度为91.5%的低收缩氧化铝陶瓷。综上所述,本文的研究成果拓宽了isobam在高固相含量悬浮体中的使用范围,为低收缩陶瓷的深入研究和应用奠定了基础,提供了新思路和新方法,为大尺寸复杂形状陶瓷的产业化提供了新途径。

关键词：低收缩 isobam 羧酸预烧氧化铝粉凝胶注模成型

新型凝胶剂isobam对凝胶注模成型多孔陶瓷材料的影响

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江苏陶瓷 2017年第6期50卷 13-13,15页

作者：李平陆丽芳伦文山朱军闫勇江苏省陶瓷研究所有限公司宜兴214221 江苏久吾高科技股份有限公司南京210000

本文主要研究了新型凝胶剂isobam(异丁烯、马来酸酐共聚物)对莫来石纤维、莫来石复合陶瓷性能的影响,加入isobam后莫来石纤维、莫来石复合陶瓷能在常温下产生凝胶固化效应,随着isobam的加入,其力学性能有较大的变化,研究证明isobam的加... 详细信息

本文主要研究了新型凝胶剂isobam(异丁烯、马来酸酐共聚物)对莫来石纤维、莫来石复合陶瓷性能的影响,加入isobam后莫来石纤维、莫来石复合陶瓷能在常温下产生凝胶固化效应,随着isobam的加入,其力学性能有较大的变化,研究证明isobam的加入量在0.6%时,其综合性能较为理想。

关键词： isobam 凝胶注模莫来石纤维莫来石复合陶瓷

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

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无机材料学报 2016年第3期31卷 305-310页

作者：王锋高兆芬徐甲强曾宇平上海大学化学系上海200444 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 上饶师范学院化学系上饶334000

以isobam作为胶凝剂,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为泡沫稳定剂和造孔剂,结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷,并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明：当球磨机转速为220 r/min、... 详细信息

以isobam作为胶凝剂,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为泡沫稳定剂和造孔剂,结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷,并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明：当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时,随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%,发泡过程受到抑制,但是泡沫的稳定性增强,所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间,压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间;当PMMA加入量为20wt%时,随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min,加剧了浆料的发泡过程,2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大,气孔孔径变大;当球磨机转速为220 r/min,PMMA加入量为20wt%时,随着烧结温度的升高,气孔率逐渐降低,力学性能有所提高。

关键词：固相烧结碳化硅凝胶浇注 isobam PMMA 发泡

水溶性共聚物为交联剂的凝胶注成型AlN陶瓷的研究(英文)

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无机材料学报 2014年第3期29卷 327-330页

作者：舒夏李军张海龙董满江岛井骏臧王士维中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学北京100864

本研究采用一种快速凝胶的氮化铝凝胶通过在氮气气氛下烧结制备AlN陶瓷。将AlN粉体、少量的Y2O3粉体(烧结助剂)和去离子水以一定比例混合制得AlN浆料,在浆料中加入一种新型的水溶性共聚物isobam(由异丁烯和马来酸酐形成的共聚物)作为交... 详细信息

本研究采用一种快速凝胶的氮化铝凝胶通过在氮气气氛下烧结制备AlN陶瓷。将AlN粉体、少量的Y2O3粉体(烧结助剂)和去离子水以一定比例混合制得AlN浆料,在浆料中加入一种新型的水溶性共聚物isobam(由异丁烯和马来酸酐形成的共聚物)作为交联剂,所得浆料在室温空气中自发凝胶成型。研究了isobam和AlN、Y2O3粉体表面的有机包裹剂聚亚氨酯对浆料流变性能和凝胶性能的影响。结果表明,加入0.3wt%isobam可制备出固含量达52vol%的低粘度(0.2 Pa·s)AlN浆料。将凝胶干燥并脱粘,获得的AlN素坯在氮气气氛下1800℃烧结4 h,可制备出鳍状AlN陶瓷,所得陶瓷的密度为3.33 g/cm3,热导率为204 W/(m·K)。

关键词：凝胶注 AlN isobam 流变性能

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多孔氮化硅陶瓷的制备及其性能研究

多孔氮化硅陶瓷的制备及其性能研究

作者：杨海玲济南大学

学位级别：硕士

多孔氮化硅(SiN)陶瓷由于其硬度高、耐磨损、耐腐蚀、良好的抗热冲击性能以及介电常数可调等特点被公认为是高性能导弹天线罩的重要候选材料。为解决传统成型方法曲面构件成型困难以及内部孔隙分布不均、力学性能差等问题,本文采用了一... 详细信息

多孔氮化硅(SiN)陶瓷由于其硬度高、耐磨损、耐腐蚀、良好的抗热冲击性能以及介电常数可调等特点被公认为是高性能导弹天线罩的重要候选材料。为解决传统成型方法曲面构件成型困难以及内部孔隙分布不均、力学性能差等问题,本文采用了一种无毒的异丁烯-马来酸酐共聚物(isobam)凝胶体系通过凝胶注模成型结合无压烧结制备了多孔氮化硅(SiN)陶瓷。通过对浆料进行工艺优化以解决亚微米级颗粒团聚问题,获得低粘度、分散性好的SiN陶瓷料浆。结合浆料的流变性能及烧结后陶瓷的微观结构、气孔率、力学性能、介电性能等确定最佳的实验条件。本文分析了pH值、球磨时间、isobam含量、固含量各因素对浆料流变性及分散性的影响。结果表明:原料粉在碱性条件p H10-12下存在共分散区域,确定采用四甲基氢氧化铵(TMAH)作为p H调节剂调节浆料至p H12时,浆料具有更高的分散性,其机理是提高颗粒之间的静电斥力以及与isobam表面羧基形成的-COON(CH)基团的空间位阻共同作用;随球磨时间从2 h升至8 h,浆料粘度逐渐上升;在p H12、球磨时间4 h下,通过对isobam含量在0-0.8 wt.%区间内浆料流变性能对比可知,isobam有助于SiN浆料的分散,但过量会出现浆料粘度增加、流动性差,成型后坯体缺陷增多等现象;固含量自30 vol.%升至45 vol.%时,颗粒间更易于相互接触导致浆料粘度也随之上升。本文对不同isobam含量及不同固含量下获得的素坯在1700℃下烧结2 h得到的SiN陶瓷的微观结构、物相组成、抗弯强度等性能进行了分析。在1700℃下,α-β晶相转变完全,并发现β-SiN颗粒排列均匀,孔隙主要由浆料中未排除气泡形成的大孔隙及长柱状β-SiN相互搭接形成的约为1μm的微孔组成;经除泡的样品大孔隙数量明显下降,显著提高了材料的力学性能;最终通过对比确定采用该方法在isobam为0.1 wt.%,固含量为40 vol.%,浆料p H12,球磨4 h条件下制备的多孔SiN陶瓷性能最佳:密度2.566 g/cm,气孔率22.44%,断裂韧性4.64 MPa·m,室温与1200℃高温下具有较高的抗弯强度为383.6 MPa,227 MPa,介电常数及介电损耗约为5.86、6.52×10。其中,SiN陶瓷的增强机理可归结为长柱状β-SiN的桥接、裂纹偏转、晶粒拔出。本文通过采用isobam凝胶注模成型制备了密度及气孔率差异为1.4%的复杂、大尺寸的多孔SiN陶瓷,并提出了大尺寸部件成型的问题及解决方向;对粉末进行提纯处理,发现采用HF处理后能显著降低Zr、Hf等杂质含量,为提高样品的批次稳定性奠定了基础。

关键词：凝胶注模成型 isobam 多孔Si3N4陶瓷分散性介电性能