在电力、矿山、煤炭等行业中，物料的输送都是采用远距离 管道压力管道输送，管道承受着相当大的压力并经受很严重的磨损。近几年陶瓷贴片复合管应用较广，它是采用化学粘接方法 制作的，即在钢管或PPR 管内用粘接剂粘结陶瓷片而成。这种 复合管的外管用于管道的连接，内层陶瓷贴片用于提高管道的 耐磨性，因此陶瓷片本身的质量和性能将影响到复合管的质量。 目前陶瓷片坯体是利用凝胶注射成型技术（Colloidal injection moulding of ceramic，简称CIMC），即先将陶瓷颗粒分散于有 机单体和交联剂的水溶液中制备出低粘度、高固相体积分数的 浆料，再加入引发剂和催化剂，利用有机单体的交联反应，将陶瓷颗粒颗粒原位均匀地凝固在高分子弹性体中，利用该成型工 艺能成型复杂形状陶瓷部件，得到均匀性好、强度高的坯体。为 此，本文以95氧化铝陶瓷为研究对象，采用凝胶注射成型技术， 研究固相含量、单体含量和分散剂比例对陶瓷坯体力学性能的影响，以期制备出性能优异的复合管道。
氧化铝采用河南鑫源铝业公司生产的高温氧化铝颗粒；有 机单体丙烯酞胺（AM）、交联剂N，N- 亚甲基丙烯酞胺、引发剂 过硫酸铵、催化剂四甲基乙二胺及pH 值调节剂氨水均为化学 纯或分析纯试剂；分散剂为30%- 40%聚甲基丙烯酸铵溶液。
将有机单体AM、交联剂和分散剂混合得到预混液，和 Al2O3 陶瓷颗粒一起搅拌，球磨后得到低粘度、高固相的浆料， 再加入催化剂和引发剂，并快速搅拌均匀后注入模具，在60℃ 下悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维网络结构，使液态浆 料固化变成凝胶，形成固态坯体。脱模后的坯体在80℃烘干 6h，烘干时为了保证表面质量，采用氮气保护；试样尺寸为 36mm×4mm×3mm。
使用上海精密科学仪器有限公司生产的精密PHS- 25 型酸度计测定pH 值；在湘潭湘仪仪器有限公司生产的SWG 数 显式工程陶瓷抗弯强度综合试验仪上，按照GB/T4741- 1999陶瓷材料抗弯强度试验标准，采用三点弯曲法测定试样的抗弯 强度，测试跨距为30mm，以平均20N/s 的速度等速加载。
为固相氧化铝的质量分数与试样坯体弯曲强度的关系图。其中有机单体占氧化铝质量比例为15%，交联剂占单体 质量比例为10%，分散剂占氧化铝质量比例为1%，浆料的pH 值控制在9.5左右，引发剂、催化剂占氧化铝体积比例为1%。 从图1 中可以看出，随着氧化铝质量分数增加，试样抗弯 强度呈先增大而后下降趋势。产生这种变化的原因是开始时随 着固相含量的增多，自由水的量相应减少，浆料中连续相也随 之减少，使陶瓷颗粒间距明显降低，相互间作用力更强，大分子 吸附引起粒子的有效体积增大，坯体的致密度逐步提高[3]，因此 坯体尺寸更稳定，抗弯强度增大；但是固相质量含量很过60% 后，有机单体聚合形成的三维网络结构不足，无法将所有的陶 瓷颗粒很好地结合起来，坯体内部结构会出现局部结合不良， 反而导致坯体强度降低。
提高料浆的固相含量，不仅能够提高成型坯体和较终制品 的致密度，还可以减少干燥和烧成过程中的收缩变形、防止开 裂，在保证料浆流动性和强度的前提下，应尽可能提高料浆的 固相含量。
为有机单体含量与试样坯体弯曲强度的关系图。其中 氧化铝质量分数为60%，浆料pH 值为9.5，分散剂、引发剂与 催化剂加入量不变，均占氧化铝质量比例为1%，交联剂占单体 质量比例为10%。 实验结果表明：坯体弯曲强度随有机单体含量的增加而增加，并稳定在一定数值。随着有机单体用量的增加，在适量引发 剂的作用下，可使有机单体的长链增加，且增加了长链间的铰 链和缠绕，氧化铝颗粒能与高分子长链更紧密地结合，把氧化 铝颗粒固化，从而提高了坯体强度。在单体含量为15%时弯曲 强度基本稳定，主要是因为随着单体含量的提高，坯体固化时 间缩短[4]；由于在凝胶固化过程中有机物的聚合反应会放出气 体，若固化速度过快，气体来不及排除就被包裹在坯体中，坯体 内部常常留有气孔，从而限制了陶瓷坯体抗弯强度的进一步提 高。为获得良好的成型坯体，在成型过程中固化速度应控制在 适当范围内，氧化铝凝胶注射成型较适宜的单体含量为15% - 20%质量分数。
由于陶瓷颗粒具有较高的表面能，在成型过程中容易发生 团聚或絮凝，降低坯体的力学性能，为提高陶瓷浆料的均匀性，加入适量的分散剂往往是十分有效的方法，同时分散剂也可提 高浆料的固相质量分数而不增大浆料的粘度。采用聚甲基丙烯酸铵分散剂，研究了固相含量为60%，有 机单体含量为15%，pH 值为9.5 时，分散剂加入量的变化对坯 体抗弯强度的影响。
随着分散剂含量的增大，坯体抗弯强度 呈现先增大后减小的趋势。当分散剂含量为1%时，坯体抗弯强 度较大。产生这一现象的原因是: 陶瓷颗粒表面为很性表面，分 散剂在水溶液中电离出带有负电的有机酸根离子，能吸附在陶 瓷颗粒表面，颗粒间的排斥力增大，使浆料更均匀稳定。在分散 剂加入量达到较佳值时，分散剂在陶瓷颗粒表面上呈单层排 列，能充分使陶瓷颗粒分散，且分散剂分子长链垂直于颗粒表 面排列[5]。当分散剂低于较佳值时，单层吸附浓度不够，这时长 链分散剂分子排列不规则；反之，分散剂加入量过多，就可能产 生多层吸附，致使相邻两层很性相反，结果原来已改变的颗粒 表面很性再次改变，使浆料分布不均匀，稳定性变差，同时加入 量过多又易发生团聚现象而堆积，产生团聚体间孔隙及团聚体 内孔隙。
（1）随着固相质量分数和分散剂含量的增加，陶瓷坯体的抗弯强度均呈现出先增大而后减小的趋势，当固相质量分数为 60%、分散剂含量为1%时达到较佳值。
（2）随有机单体含量的增加，陶瓷坯体的弯曲强度也增加并逐步稳定，氧化铝凝胶注射成型较适宜的单体含量为15% - 20%质量分数。