MMA-粉煤灰漂珠體系凝膠注模成型制備多孔陶瓷

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(東華大學 環(huán)境科學與工程學院， 國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術中心，上海 201620)

MMA-粉煤灰漂珠體系凝膠注模成型制備多孔陶瓷

林曉亮，余陽，陳泉源

(東華大學環(huán)境科學與工程學院，國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術中心，上海201620)

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體，粉煤灰漂珠為骨料，采用非水基凝膠注模成型工藝制備多孔陶瓷?？疾炝薓MA含量對漿料性能的影響、MMA預聚合方式對漿料成型的影響以及生坯的排膠與燒結(jié)方法，并對多孔陶瓷性能進行了表征。研究表明：微波預聚合可縮短誘導期、加速MMA本體聚合；過高的微波功率和引發(fā)劑用量使反應加速，不利于聚合穩(wěn)定；提高預聚合程度有助于縮短漿料固化時間、降低生坯體積收縮；為保證漿料的流動性及生坯的完整性，應將MMA預聚液含量控制在45wt%～60wt%；生坯(MMA 50wt%)在380℃排膠1h、1050℃燒結(jié)2h，得到的多孔陶瓷抗彎強度為40.35MPa，顯氣孔率為42.03%，平均孔徑為1.12μm。

凝膠注模成型； 甲基丙烯酸甲酯； 粉煤灰漂珠； 微波預聚合； 多孔陶瓷

1 前 言

凝膠注模成型是利用有機單體聚合將陶瓷骨料原位固定，再經(jīng)由一系列固化、干燥、排膠、燒結(jié)等過程制備出致密陶瓷或多孔陶瓷材料的一種先進陶瓷制備工藝。其優(yōu)點在于生坯強度高，可進一步機械加工，坯體收縮率小、均勻性好[1-2]。

傳統(tǒng)凝膠注模成型工藝通常選用水基凝膠體系，一般采用丙烯酰胺(AM)或甲基丙烯酰胺(MAM)為單體、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)為交聯(lián)劑，進行聚合反應[3]。但此類單體具有較大毒性，不利于操作者身體健康，并對環(huán)境造成污染[4]。尋求能夠替代傳統(tǒng)聚合體系的無毒害單體，對凝膠注模工藝的發(fā)展具有深遠意義[5]。

本實驗對傳統(tǒng)凝膠體系做出改進，研究了以有機玻璃原料——甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體的非水基凝膠注模成型體系，利用MMA本體聚合將陶瓷粉料原位固定成型。MMA凝膠體系較傳統(tǒng)體系優(yōu)勢在于：MMA毒性低，不會對人體和環(huán)境造成不良影響；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)抗彎強度比一般聚合物高得多，其抗拉伸和耐沖擊性能好，使陶瓷生坯具有更強的塑性[6]；MMA為非水基凝膠體系，漿料固化成型快、生坯干燥時間短；生坯中有機物含量高，燒結(jié)后形成豐富的孔隙通道，無需添加額外的造孔劑，通過調(diào)整MMA用量即可制備出不同孔隙率的多孔陶瓷。

傳統(tǒng)的MMA本體預聚合在恒溫水浴中進行，該加熱條件下反應穩(wěn)定，體系壓力小，但反應誘導期長、聚合時間久，且局部散熱困難易導致體系內(nèi)部相對分子量差異大[7-8]。而微波加熱可在物料內(nèi)部形成高頻電磁場，主導物料中極性分子每秒發(fā)生數(shù)十億次的重排，進而相互摩擦產(chǎn)生熱量。鑒于使用微波為聚合體系提供能量，具有升溫快、加熱均勻、表面無過熱、熱效率高的優(yōu)勢，且不會破壞聚合物中的氫鍵及其他化學鍵[9-10]，本實驗對MMA微波預聚合在凝膠注模成型中的應用進行了研究。

2 實驗部分

2.1 原料

凝膠體系中有機單體選用甲基丙烯酸甲酯(MMA)；引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰(BPO)；分散劑為吐溫80。

陶瓷骨料為粉煤灰漂珠，經(jīng)球磨1h后得到平均粒徑為14.21μm的粉體骨料，具體粒徑分布如圖1所示。

圖1 粉煤灰漂珠粉料粒徑分布圖Fig.1 Size distribution of fly ash powders

2.2 凝膠注模成型實驗

以MMA為單體的凝膠注模成型為非水基凝膠體系，實驗具體步驟如下：(1)將聚合體系分別置于90℃恒溫水浴、340W、435W、510W微波設備中，以BPO作為引發(fā)劑，對液態(tài)MMA單體進行一定程度的預聚合。(2)待聚合物分子量增大、預聚液黏度上升至一定程度后，立即用冷水浴中止反應進行。(3)將粉煤灰粉體與MMA預聚液以一定比例進行混合，并加入吐溫80(4wt%)作為分散劑，得到不同固相質(zhì)量分數(shù)的混合漿料。(4)對混合漿料進行20min、1500r/min機械攪拌，在28KHz下超聲脫泡10min后，澆注于模具中。(5)漿料注模后，濕坯置于干燥器中，并在50℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進一步聚合固化。(6)漿料成型、干燥之后，將生坯脫模，置于馬弗爐中在380℃下排膠，在1050℃燒結(jié)。

2.3 性能表征

3 結(jié)果與討論

3.1 微波預聚合對凝膠注模成型的影響

MMA-粉煤灰漂珠凝膠注模體系利用MMA本體聚合，形成空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將陶瓷骨料原位固定成型。MMA本體聚合由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止3個基元反應構(gòu)成。在鏈增長反應階段，隨著聚合物分子量增大、聚合液黏度上升，釋放的聚合熱傳導受到阻礙，這會導致體系內(nèi)部局部溫度過高，進而引發(fā)反應自動加速效應，極易造成MMA爆聚。為保證聚合體系穩(wěn)定，需先在較高溫度下對MMA進行預聚合。預聚合可使反應完成鏈引發(fā)過程，并在鏈增長速率超出可控范圍前中止反應[13]。經(jīng)預聚合后的MMA溶液可與陶瓷粉料均勻混合形成穩(wěn)定漿料，并在較低溫度下進一步聚合完全，使?jié){料固化成型。單體預聚合程度直接影響到聚合結(jié)果及漿料成型，故需探究出一套高效的、適用于凝膠注模成型工藝的MMA預聚合方式。

3.1.1微波對MMA預聚合的影響 圖2、圖3分別為不同預聚合條件下MMA預聚液的特性黏度及其粘均分子量隨聚合時間的變化關系(引發(fā)劑用量同為1.0wt%)。由圖2可以看出，90℃水浴加熱時聚合反應的誘導期長達10min，這段時間內(nèi)MMA的鏈增長反應尚未開始，此階段主要為引發(fā)劑BPO受熱分解為活性自由基、與MMA分子結(jié)合的鏈引發(fā)階段，聚合物的粘均分子量并無太大變化。而微波聚合明顯縮短了誘導期。且隨著微波功率從340W升高到510W，誘導期由3.5min縮短至1.5min，可見鏈引發(fā)開始時間明顯提前。這是由于微波功率的提升加速了引發(fā)劑BPO的分解，在更短的時間內(nèi)產(chǎn)生出活躍的苯甲酰氧自由基與MMA單體結(jié)合[14]。

圖2 聚合時間與體系特性黏度的變化關系Fig.2 Relationship between polymerization time and intrinsic viscosity

圖3 聚合時間與聚合物粘均分子量的變化關系Fig.3 Relationship between polymerization time and viscosity-average molecular weight

結(jié)合圖2、圖3可以看出，隨著聚合的進行，鏈增長反應使聚合物的分子量迅速上升，聚合液的特性黏度隨之增大。無論使用何種方式為反應提供能量，當聚合物的粘均分子量增至1000之后，聚合液的特性黏度高于2mL/g，此時體系的黏度較大并開始導致內(nèi)部散熱困難。熱量的積累導致鏈式反應速率呈指數(shù)增長，聚合物粘均分子量在極短時間內(nèi)增至2.6×104、聚合液特性黏度升至19.6mL/g。此時聚合反應已達到自動加速效應的臨界點，若不在此之前中止聚合反應，MMA就會發(fā)生爆聚。

由分子量和黏度變化曲線可以看出，微波使反應自動加速階段明顯提前，且微波功率越大，產(chǎn)生加速效應的時間越短，使預防爆聚變得更難。此外，過快的反應速率易生成低分子量的聚合短鏈，導致MMA轉(zhuǎn)化率低、PMMA強度下降。綜上所述，使用功率為340W的微波代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水浴加熱模式對MMA進行預聚合，是較為快速、穩(wěn)定的預聚合方式。

圖4 引發(fā)劑用量對MMA本體聚合的影響Fig.4 Effect of initiator dosage on bulk polymerization of MMA

3.1.2引發(fā)劑用量對MMA預聚合的影響 凝膠體系中引發(fā)劑(BPO)的加入量不宜過多，否則會導致聚合鏈太短，影響凝膠結(jié)構(gòu)的形成[15]。圖4為不同引發(fā)劑使用量(1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%)對MMA本體聚合的影響，可見改變引發(fā)劑用量并未對誘導期的時長造成影響，誘導期的長短只與BPO分解的速率有關，而與BPO的添加量無關。增大引發(fā)劑用量使體系中苯甲酰氧自由基濃度增大，有助于加快鏈增長速率，提高聚合反應速率。由于聚合速率過快不利于預防可能發(fā)生的爆聚，故可確定引發(fā)劑BPO的使用量為1.0wt%。

3.1.3MMA預聚合程度對漿料成型的影響 經(jīng)預聚合后的MMA與粉煤灰粉體均勻混合，形成穩(wěn)定的漿料并澆注入模具，在50℃下使MMA聚合完全、漿料固化成型。表1反映了MMA預聚合程度對漿料固化時長的影響(引發(fā)劑1wt%、單體含量50wt%)，可見，預聚合時間過短的單體(粘均分子量<4.0×102)無法聚合成型，而預聚合過度(粘均分子量>2.6×104)則使體系黏度過大，影響反應熱傳導并最終引發(fā)爆聚。故需將MMA預聚合控制在上述分子量范圍之內(nèi)。此外，無論使用水浴加熱或在不同功率的微波下進行預聚合，均不會對凝膠的固化成型時間產(chǎn)生影響。但在未引發(fā)爆聚的前提下適當延長MMA預聚合時間，提高聚合鏈自由基分子量，可顯著縮短單體固化成型所需的時間。

圖5為MMA預聚合程度對PMMA體積收縮及單體轉(zhuǎn)化率的影響。隨著預聚物粘均分子量增大，最終MMA本體聚合的轉(zhuǎn)化率升高。這是由于MMA

單體和短鏈自由基有強揮發(fā)性，它們在漿料脫泡、注模、凝膠成型的過程中極易產(chǎn)生損失，導致單體利用率下降。通過延長預聚合時間，可以降低體系中游離態(tài)單體、短鏈的含量，提升單體轉(zhuǎn)化率。另一方面， MMA相對密度為0.94，而PMMA的密度為1.19～1.20，本體聚合必然導致體積縮小。預聚合使單體溶液的密度增大，更加接近PMMA的密度，這有助于減小聚合前后的體積差，降低漿料凝膠成型后的體積收縮。

延長MMA預聚合時間，提高預聚液粘均分子量，可以提高單體轉(zhuǎn)化率、減小生坯體積收縮、縮短漿料固化周期，這對凝膠注模成型有利。但MMA的預聚合時間不宜過長，除了存在爆聚隱患，且預聚物粘均分子量超過1.5×104、特性黏度超過13.4mL/g之后，漿液的黏度偏高，使?jié){料流動性能變差，這會影響注漿操作。綜上所述，使用BPO引發(fā)劑1.0wt%，在340W微波下對MMA進行6.5min的預聚合，將預聚液的粘均分子量控制在1.5×104左右，對凝膠注模成型最為有利。

圖5 分子量對聚合體積收縮、單體轉(zhuǎn)化率的影響Fig.5 Effect of the viscosity-average molecular weight of polymer on volume shrinkage and monomer conversion

表1 聚合條件和預聚物分子量對凝膠固化時間的影響/h

3.2 單體含量對凝膠注模成型的影響

圖6 單體預聚液含量對漿料黏度的影響Fig.6 Effect of monomer prepolymer solution proportion on the viscosity of slurry

將粘均分子量1.5×104、特性黏度13.4mL/g的MMA預聚液與粉體骨料直接混合，制成穩(wěn)定漿料。圖6反映了漿料中MMA預聚液含量與漿料黏度之間的關系：隨著單體預聚液在漿料中所占比例降低，漿料黏度顯著上升，導致其流動性能下降。這是由于漿料的固相含量升高，使顆粒間距縮短、顆粒間作用力增強，顆粒趨于團聚導致相對運動困難[16]。單體預聚液的質(zhì)量分數(shù)低于45%時，漿料黏度高于8500mPa·s，流變性差，難以進行注模操作；單體預聚液的質(zhì)量分數(shù)超過60%后，漿料黏度不足5000mPa·s，具有較好的流動性能，易于在模具中鋪展開來，可成型出形態(tài)復雜的陶瓷體。但由于成型生坯中有機相含量過高，粉體骨料較少，導致燒結(jié)后陶瓷表面出現(xiàn)許多微小裂隙。為保證陶瓷制成品完整無缺陷，將漿料中MMA預聚液的質(zhì)量分數(shù)宜控制在45%～60%。

3.3 生坯的排膠與燒結(jié)

3.3.1生坯排膠 MMA凝膠體系為非水基凝膠體系，生坯中有機物的含量比傳統(tǒng)體系高得多，排膠過程對坯體的影響較大。升溫速率過快將導致PMMA在短時間內(nèi)大量分解，使生坯燒結(jié)之后出現(xiàn)變形、局部坍塌或產(chǎn)生裂紋[17]。圖7為生坯(MMA預聚液含量50wt%的漿料成型而成)的熱重分析曲線。坯體在熱處理階段出現(xiàn)了三個較為明顯的質(zhì)量損失。第一個損失出現(xiàn)在150℃左右，失重率較小，這是坯體中分散劑吐溫80分解所造成的。而第二、三個質(zhì)量損失過程為典型的PMMA熱分解過程。該階段發(fā)生在280～400℃，生坯中的PMMA逐漸分解，先是在290℃快速失重5%左右，后于380℃左右出現(xiàn)主分解過程，這與包建軍等關于微波聚合PMMA的熱重分析結(jié)果一致[18]。之后生坯的質(zhì)量不再隨溫度變化而改變，表明PMMA在此溫度區(qū)間內(nèi)徹底分解殆盡，生坯排膠完全。與傳統(tǒng)凝膠注模成型選用的幾種聚合體系相比，PMMA的熱失重溫度范圍窄、失重峰少，有利于生坯排膠[19]。根據(jù)熱重分析結(jié)果，在生坯熱處理溫度升至380℃前，應將升溫速率控制在1.5℃/min，并于380℃保溫1h，以確保排膠后多孔陶瓷燒制品的完整性。

圖7 MMA體系生坯熱重分析(MMA 50wt%)Fig.7 TG/DTG curve of green bodies(MMA 50wt%)

3.3.2生坯燒結(jié)與多孔陶瓷的表征 坯體排膠后以5℃/min的速率升溫至燒結(jié)終溫，并保溫2h，燒制得到多孔陶瓷。圖8為不同燒結(jié)溫度(950℃、1000℃、1050℃、1100℃)下燒結(jié)成品的XRD圖譜?？梢钥闯?，當燒結(jié)溫度為950℃時，陶瓷的物相組成為莫來石和石英相，較原料變化不大，但莫來石的衍射峰強度有所增強，說明莫來石相結(jié)晶度較原材料有所提高，這使樣品初步具有一定的強度。當燒結(jié)溫度升至1000℃后，膜層主要組成除了莫來石和石英外，開始出現(xiàn)微弱的鐵堇青石衍射峰。隨著燒結(jié)溫度從1000℃上升到1100℃，莫來石、SiO2及鐵堇青石的衍射峰出現(xiàn)了明顯的變化：SiO2的三個特征峰隨溫度上升發(fā)生弱化，逐漸呈現(xiàn)強度降低、峰形變寬，表明粉煤灰中非活性的SiO2晶體開始向活性的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變；鐵堇青石衍射峰則趨于強烈，由亞穩(wěn)定態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的鐵堇青石相?？梢姕囟葟?000℃升至1100℃的過程中，SiO2發(fā)生熔融，玻璃液相向莫來石相及粉煤灰原料中豐富的鋁、鐵擴散，接觸形成FeO-Al2O3-SiO2反應體系，生成了穩(wěn)定的鐵堇青石相(Fe2Al4Si5O18)[20-22]。

圖8 不同燒結(jié)溫度下多孔陶瓷的XRD圖譜Fig.8 XRD patterns of porous ceramics sintered at diferrent temperatures

圖9反映了在2h的燒結(jié)時間內(nèi)燒結(jié)溫度的變化對多孔陶瓷微觀形貌的影響。由圖9(a)可看出，在950℃燒結(jié)溫度下，粉煤灰骨料相互靠攏，開始形成顆粒間的鍵合，但顆粒間仍以點接觸為主，整體結(jié)構(gòu)較為松散。當溫度升至1000℃，如圖9(b)所示，晶相間開始發(fā)生明顯的傳質(zhì)過程，顆粒間點接觸擴大為面接觸，粒界面積增大，為主的莫來石相發(fā)育壯大，使顆粒堆積愈發(fā)緊密。隨著溫度從1000℃升至1050℃，由于液相燒結(jié)的出現(xiàn)及鐵堇青石的生成，圖9(c)可明顯看出顆粒間隙原本較大的孔道被熔融液相填充而減小，鐵堇青石和莫來石的生長也使陶瓷致密化。而到了1100℃(圖9(d))，隨著SiO2熔融、莫來石和鐵堇青石的生成，陶瓷體的顯氣孔率降至最低。

表2為燒結(jié)溫度對多孔陶瓷性能的影響(MMA50wt%)?？梢婋S著燒結(jié)溫度的升高，多孔陶瓷的顯氣孔率下降、容重增大、抗彎折強度與耐酸堿腐蝕性能提升。這是由于SiO2隨溫度升高發(fā)生熔融，熔融液相的擴散使顆粒間隙逐漸被填充，生成的莫來石、鐵堇青石晶粒長大也導致顆粒間距變小，導致原本分散的空間結(jié)構(gòu)逐漸致密化，進而提高了多孔陶瓷的抗彎強度。而穩(wěn)定的莫來石、鐵堇青石相的形成，有助于提高陶瓷體在酸、堿環(huán)境中的穩(wěn)定性。綜上所述，燒結(jié)溫度達到1000℃前，陶瓷體雖然具有豐富的孔隙度，但強度及耐腐蝕性能較弱將阻礙其在實際應用中的可靠性。但燒結(jié)溫度升至1100℃后，陶瓷致密化過度、顯氣孔率顯著損失。綜合多孔陶瓷的各項表征結(jié)果，將燒結(jié)溫度定為1050℃最優(yōu)。

圖9 不同燒結(jié)溫度制得的多孔陶瓷SEM照片(MMA 50wt%)(a)950℃；(b)1000℃；(c)1050℃；(d)1100℃Fig.9 SEM micrographs of porous ceramics sintered at diferrent temperatures(MMA 50wt%)(a)950℃;(b)1000℃;(c)1050℃;(d)1100℃

Sinteringtemperature/℃Porosity/%Volumeweight/g·cm-3Bendingstrength/MPaWeightlossrateofacid/alkalicorrosion/%95050.421.0420.232.54/1.85100046.331.3232.140.32/0.13105042.031.5740.350.27/0.10110035.241.9844.670.10/0.06

圖10 生坯(a)和1050℃燒制的多孔陶瓷(b)照片F(xiàn)ig.10 Photographs of green body (a) and porous ceramic sintered at 1050℃(b)

圖11 多孔陶瓷(1050℃)的孔徑分布(MMA 50wt%)Fig.11 Pore size distribution of porous ceramics sintered at 1050℃(MMA 50wt%)

圖12 單體預聚液含量對多孔陶瓷顯氣孔率和抗彎強度的影響Fig.12 Effect of monomer prepolymer solution proportion on the porosity and bending strength of porous ceramics

圖10為生坯燒結(jié)前后的照片。成型后的生坯平整無缺陷，周邊棱角完好，較模具無太大體積收縮；經(jīng)380℃排膠、1050℃燒結(jié)后的多孔陶瓷無形變或裂隙產(chǎn)生，其表觀致密均勻，整體性好。結(jié)合圖9(C)所示，多孔陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)均勻，晶粒發(fā)育完好，整體形貌規(guī)整，且表面無團聚體及顆粒簇的出現(xiàn)，可見該燒制方案合理。實驗測得多孔陶瓷的平均孔徑為1.12μm，其孔徑分布如圖11所示?？梢娫摱嗫滋沾煽讖椒植驾^窄，體現(xiàn)了凝膠注模成型工藝制備多孔陶瓷在孔徑均一上的優(yōu)勢。

圖12為不同MMA含量的漿料制得的多孔陶瓷的顯氣孔率和抗彎強度?？梢娫黾訚{料中MMA預聚液所占比例，會提高多孔陶瓷的顯氣孔率、降低其抗彎強度。這是由于漿料中的MMA聚合成為PMMA使生坯固化，燒結(jié)時坯體中的PMMA熱分解，其原本占據(jù)的空間便轉(zhuǎn)化為分布均勻的豐富孔隙通道。提高MMA預聚液在漿料中的含量能使生坯中PMMA的比例增大，排膠后形成的孔道更為豐富，使多孔陶瓷的顯氣孔率提升。但過高的顯氣孔率反而令陶瓷體致密化程度下降，導致其整體結(jié)構(gòu)松散，抗彎強度隨之下降。當MMA預聚液含量為50wt%時，多孔陶瓷的氣孔率為42.03%，抗彎強度達到40.35MPa，這與傳統(tǒng)工藝制備的粉煤灰多孔陶瓷相比，在保有可觀顯氣孔率的同時，具有更強的力學性能[23-24]。

4 結(jié) 論

1.以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體，粉煤灰漂珠為骨料，采用非水基凝膠注模成型工藝制備多孔陶瓷。該工藝在復雜陶瓷體、陶瓷膜及支撐體的制備上具有應用價值。

2.使用微波預聚合可以縮短誘導期、提高反應速率；在防止MMA爆聚的前提下盡可能延長預聚合時間、增加聚合物分子量，對凝膠注模成型更為有利。故在340W微波下，使用1.0wt%引發(fā)劑BPO，對MMA預聚合6.5min，制備得粘均分子量為1.5×104、特性黏度為13.4mL/g的單體預聚液。漿料中預聚液與粉料的比例在45%～60%為宜。

3. 隨著燒結(jié)溫度升至1100℃，多孔陶瓷的顯氣孔率下降、容重增大、抗彎折強度與耐酸堿腐蝕性能提升。單體含量為50wt%的生坯，在380℃下排膠1h、在1050℃下燒結(jié)2h，制得多孔陶瓷的抗彎強度高達40.35MPa，孔隙率為42.03%，平均孔徑為1.12μm，孔徑分布窄，晶粒生長完好，形成了以莫來石-鐵堇青石為主要物相組成的陶瓷結(jié)構(gòu)。

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PreparationofPorousCeramicswithMMA-FlyAshFloatingBeadsGelcasting

LINXiaoliang,YUYang,CHENQuanyuan

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,StateEnvironmentalProtectionEngineeringCenterforPollutionTreatmentandControlinTextileIndustry,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

In order to avoid traditional toxic gelcasting monomer system, a nonaqueous-based gelcasting using methyl methacrylate as organic monomer and fly ash floating beads as the inorganic aggregates was adopted to prepare porous ceramics. The influences of MMA pre-polymerization method and proportion of monomers on the slurry curing were investigated, in combination with which the sintering process was also discussed. In addition, the property of the porous ceramics was characterized. The results showed that microwave pre-polymerization could shorten the induction period and accelerate the MMA bulk polymerization, while stronger microwave power and more initiator dosage could increase the reaction rate, which affect the stability of polymerization. The slurry curing time could be shortened and the volumetric shrinkage of green bodies could be reduced if the larger molecular weight prepolymer were used in the gelcasting. In order to get slurry with good fluid performance and perfect green bodies, the proportion of MMA prepolymer should be set between 45wt% and 60wt%. The porous ceramics can be prepared in the condition of the green bodies dumped at 380℃ for 1h and sintered at 1050℃ for 2h. In this case, the bending strength, porosity and average pore size of the porous ceramics were 40.35MPa, 42.03% and 1.12μm.

gelcasting; methyl methacrylate(MMA); fly ash floating beads; microwave pre-polymerization; porous ceramics

1673-2812(2017)06-0927-08

TQ174；TB34

A

10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2017.06.014

2016-07-25；

2016-09-20

科技部2016年國家重點研發(fā)計劃資助項目(2016YFC0400500)；國家留學基金管理委員會訪問學者基金資助項目(留金發(fā)[2014]3012)；2016年度東華大學中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項基金資助項目(16D111309)

林曉亮(1991-)，男，碩士，研究方向：功能陶瓷的制備與應用。E-mail：linxaoliang@163.com。

余 陽(1979-)，男，副教授，博士，研究方向：功能陶瓷的制備與應用、陶瓷膜水處理技術。E-mail：sincerestar@126.com。