Как 3,3'-диаминодипропиламин влияет на реологию суспензии, дегазацию, гелеобразование и образование сырых телМетод литья в керамический гель представляет собой практическое противоречие. Перед заливкой в ​​форму суспензия должна оставаться низковязкой, легко дегазироваться и быть способной заполнять мелкие детали. После заполнения она должна быстро образовать органическую сетку, достаточно прочную, чтобы удерживать частицы порошка на месте. DPTA в этом процессе — это не просто универсальный «стимулятор гелеобразования»; это полиаминный отверждающий компонент, непосредственно участвующий в раскрытии эпоксидного кольца. Реальный вопрос проектирования заключается в том, когда вязкость начинает значительно возрастать и сможет ли влажное сырое изделие пройти извлечение из формы и сушку без повреждений.Рисунок 1. Схема применения эпоксидного керамического гелевого литья.  Начните с керамической суспензии с высоким содержанием твердых частиц.Процесс гелевого литья начинается с текучей керамической суспензии. После дегазации и заполнения формы происходит реакция in situ, в результате которой образуется органическая сетка, фиксирующая частицы порошка на месте. DPTA исследовался в качестве отвердителя в гелевых системах на основе эпоксидных смол, включая водные системы на основе полиглицидилового эфира сорбитола и неводные системы гелевого литья нитрида алюминия на основе гидантоиновой эпоксидной смолы. Эти исследования подтверждают, что DPTA может затвердевать эпоксидную гелеобразующую фазу, однако его дозировку, температуру и время гелеобразования не следует напрямую переносить на другие керамические порошки или смолы. Изменения поверхности порошка, содержания твердых веществ, растворителя, диспергатора и функциональных свойств эпоксидной смолы могут изменять индукционный период и скорость нарастания вязкости.ЭлементИнформацияКитайское имя3,3'-二氨基二丙胺Английское имя3,3'-ДиаминодипропиламинРаспространенные синонимыБис(3-аминопропил)амин; ДипропилентриаминСокращениеДПТАНомер CAS.56-18-8Номер ЕС200-261-2Молекулярная формулаC₆H₁₇N₃Молекулярная масса131,22 г/мольСтруктура аминаДва первичных амина и один вторичный амин; пять активных атомов водорода группы NH в идеальной структуре.Теоретический АХЭВПриблизительно 26,24 г/экв (рассчитано для идеально чистого соединения; это не гарантированное значение). Рисунок 2. Химическая структура ДПТА Как DPTA превращает навоз в экологически чистую массуПервичные и вторичные аминные группы NH в DPTA могут атаковать эпоксидные группы и раскрывать оксирановое кольцо. По мере протекания реакции небольшие молекулы, диспергированные в непрерывной фазе, соединяются в органическую сетку, которая затем фиксирует керамические частицы в их существующих положениях. Целью гелевого литья является не максимально быстрая реакция. Индукционный период должен сначала включать перемешивание, дегазацию и заполнение, после чего внутри формы должна развиться достаточная прочность заготовки. Рисунок 3. Роль ДПТА в литье керамических гелей на основе эпоксидной смолы. Теоретическое значение AHEW полезно только для установления исходного стехиометрического эталона. Эффективный уровень при гелевом литье также зависит от функциональности эпоксидной смолы, содержания смолы, растворителя и адсорбции на поверхности порошка. Готовую к производству рецептуру нельзя получить, используя только 26,24 г/экв. Самая сложная часть — это нанесение геля после заполнения формы.Перед оптимизацией скорости геля необходимо стабилизировать реологические свойства.В керамической суспензии с высоким содержанием твердых частиц уже могут наблюдаться такие явления, как уменьшение вязкости при увеличении скорости сдвига, осаждение или агломерация. Если ДПТА добавляется до стабилизации дисперсии, последующее увеличение вязкости может замаскировать первоначальную проблему и закрепить агломераты в заготовке. Перед введением процесса отверждения в качестве еще одной переменной следует сначала установить воспроизводимую начальную вязкость для системы порошок, смола и диспергатор.DPTA обычно добавляется на поздней стадии процесса.После добавления DPTA начинается отсчет времени обработки. Недостаточное перемешивание может привести к локальному гелеобразованию, а излишне длительное перемешивание сокращает время заполнения формы. Практический метод заключается в том, чтобы зафиксировать порядок добавления, энергию перемешивания, температуру материала и интервал от добавления до заливки, а затем сравнить, совпадают ли кривые зависимости вязкости от времени от партии к партии.Дегазация и заполнение должны укладываться в одно и то же окно.Пузырьки могут выходить наружу только до тех пор, пока материал остается достаточно подвижным. Заполнение углов и мелких деталей формы также требует времени. Шлам, который еще не застыл в чашке, может быть уже неспособен заполнить сложную полость. Поэтому оценка уровня DPTA должна включать вакуумную дегазацию, перенос, заполнение формы и выравнивание, а не только регистрацию статической точки гелеобразования. Рисунок 4. Технологические окна при литье геля на основе ДПТА.  Неформованный, необработанный корпус всё равно может треснуть позже.В свежеизвлеченном из формы заготовке содержится керамический порошок, растворитель и органическая сетка. Если сетка слишком слабая, края могут сломаться во время извлечения из формы. Если локальное отверждение происходит слишком быстро или градиент сушки слишком крутой, позже могут появиться дифференциальная усадка и растрескивание. Поэтому оценка DPTA должна продолжаться и после того, как суспензия загустела, и включать в себя размеры, внешний вид и внутренние дефекты после сушки.Прочность при формовании. При одинаковом времени выдержки сравните, можно ли извлечь сырое изделие целиком, осыпаются ли края порошка и сохраняются ли целостность сложных элементов формы.Равномерность сушки. Для выявления неравномерного гелеобразования, захваченных пузырьков и чрезмерно быстрого высыхания необходимо зафиксировать изменение массы, линейную усадку и местоположение трещин.Последующее удаление связующего вещества. Если деталь будет подвергаться спеканию, график удаления связующего должен отражать термическое разложение смолы и отвержденной сетки. Высокая прочность в сыром состоянии не оправдывает быстрый нагрев во время удаления связующего. Практическая оценка в малом масштабеВ первой серии экспериментов целесообразно поддерживать постоянными значения керамического порошка, содержания твердых частиц, эпоксидной смолы и диспергатора, варьировать только внутренние приращения уровня DPTA и включать контрольный образец без DPTA. Все образцы должны быть изготовлены при одинаковых условиях смешивания, температуры материала, дегазации и формования, чтобы изменения можно было отнести к влиянию DPTA, а не к вариациям в приготовлении суспензии.ЭтапРекомендуемые записиВопрос, требующий ответаПриготовление суспензииСодержание твердых частиц, начальная вязкость, осаждение и агломерацияСтабильна ли базовая дисперсия и воспроизводимо ли поведение заполнения?После добавления DPTAЗависимость вязкости от времени и время гелеобразования при выбранной температуре.Включает ли индукционный период дегазацию и розлив, или же гелеобразование начинается слишком рано?Внутри формыВыравнивание, заполнение углов, отсутствие пузырьков и однородность геля.Полностью ли заполняются сложные структуры без локального раннего гелеобразования?Влажное/сухое зеленое телоПрочность при формовании, изменение массы, усадка, трещины и внутренние дефекты.Сможет ли сеть выдержать извлечение из формы и сохранить однородность в процессе сушки?Перед удалением связующего веществаПри необходимости проведения термогравиметрического анализа (ТГА) или соответствующей оценки потери массы/остатка после спекания.Можно ли беспрепятственно демонтировать органическую сеть в соответствии с предложенным графиком? Наиболее подходящим вариантом обычно является не тот состав, который первым загустел. Это тот, который завершает дегазацию и наполнение, обеспечивает равномерную прочность заготовки в приемлемые сроки и сохраняет низкое содержание дефектов после сушки. Когда необходим иной подходЕсли эпоксидная смола несовместима с водой или выбранным растворителем, добавление одного лишь DPTA не предотвратит расслоение фаз. Для крупных деталей, сложных полостей или процессов с колебаниями температуры материала чрезмерная реакционная способность также может усиливать локальные различия в гелеобразовании. В таких случаях следует пересмотреть систему смола/растворитель, процесс диспергирования или модифицированный компонент отверждения, прежде чем просто увеличивать уровень DPTA. ДПТА является коррозионным веществом и представляет значительную опасность при вдыхании и контакте с кожей. При работе в лаборатории и на производстве следует руководствоваться последними паспортами безопасности (SDS) и использовать закрытую рабочую среду, вентиляцию и соответствующие средства индивидуальной защиты. Открытая ручная зарядка не должна рассматриваться как обычная практика. Метод DPTA становится полезным только после измерения ширины гелевого окна.В процессе литья керамики на основе эпоксидных смол DPTA контролирует ключевой переход от текучей суспензии к извлекаемому из формы влажному заготовочному изделию. Его пригодность можно оценить только при одновременной оценке начальной реологии, увеличения вязкости после добавления, времени гелеобразования, прочности заготовки и дефектов сушки, а не на основании одного показателя времени гелеобразования. Технические характеристики продукта, упаковка, хранение и правила безопасного обращения должны соответствовать последним техническим паспортам, сертификатам анализа и паспортам безопасности компании. Состав и значения характеристик, указанные в научной литературе, приводятся только для пояснения метода и не гарантируют значений характеристик продукта.