一般来说,在陶瓷与催化剂载体制造的环节里,OBSH发泡剂常被用来调控坯体的气孔率、孔径分布以及孔壁强度,不少做了很多年配方的人员都碰到过类似的情况,同一批次的OBSH,放到不同烧成周期或者不同配方里,最后得到的泡孔形态差异可能很大;有时候开孔率偏低,直接导致透气性不足,有时候闭孔占比太多,还会影响后续的浸渍或者涂层均匀性,行业里不少人习惯上来就只调整发泡剂的用量,反而忽略了温度窗口与气氛环境才是控制开闭孔结构的关键变量。
OBSH发泡剂的分解不是瞬间就全部爆发的,通常情况下,实际陶瓷烧成曲线里,坯体从室温升到分解温度的整个过程,就直接决定了发泡行为的起点,要是升温速率比较慢,发泡剂颗粒的表面先发生分解,产生的气体慢慢往外逸出,就很容易形成闭孔;要是升温速率比较快,发泡剂核心位置同时发生分解,气体瞬间释放出来直接撑开孔壁,反而更容易形成开孔结构。这种分解行为也和发泡剂的粒径有关系,细粒径的OBSH表面能高,分解速率窗口更窄,对升温和停留时间的变化会更敏感,常规粒径的产品,在较宽的工艺窗口里表现就相对稳定。

OBSH发泡剂的分解峰温通常在160°C至165°C之间,但实际坯体内部的温度,可能会滞后于设备表显的温度,当坯体实际温度还在分解峰温以下的时候,发泡剂倾向于缓慢释放气体,这时候泡孔生长不足,大多中途破裂或者没法相互联通;当坯体温度刚刚越过分解峰温,气体释放速度就达到峰值,这时候如果坯体粘度合适,气体就能撑出完整的孔壁,还能互相连通,形成理想的混合孔结构。一旦温度接着往上升,坯体粘度下降得太快,气体逸出速度远大于孔壁的支撑力,就会形成大面积的开孔甚至直接塌陷,所以在实际的陶瓷工艺里,控制坯体在OBSH分解温度区间的停留时间,是调节开闭孔比例最直接的手段。
OBSH在分解的时候会释放氮气还有少量的其它气体,在空气气氛下,它的分解产物基本稳定,要是放到富氧或者强氧化性气氛里,发泡剂表面可能提前发生氧化,直接改变实际分解温度,对于需要还原气氛的陶瓷烧成场景,气氛里的还原性组分会不会影响OBSH的分解路线,是配方工程师需要重点去验证的环节。在氧化气氛里,发泡剂分解得更彻底,气体释放也更集中;在还原气氛里,分解温度还可能发生偏移,导致实际发泡点和预设的参数出现偏差。这种偏差会直接体现在泡孔形态上,分解温度偏低的时候闭孔占比就会增加,分解温度偏高的时候开孔倾向会明显增强,所以同一款OBSH发泡剂,在不同气氛下需要匹配不同的配方粘度和升温策略。

发泡剂产气之后能不能撑出开孔或者闭孔,很大程度上取决于坯体在发泡温度时的粘度,要是粘度偏高,气体膨胀的阻力大,气泡只能在局部聚集,最后就形成闭孔;要是粘度偏低,气体快速膨胀直接突破孔壁,就会形成开孔甚至连通孔。配方设计的时候,可以考虑引入少量助剂来调节分解温度或者调整粘度曲线,比如某些活性剂可以和OBSH协同作用,在较低温度下促进分解,从而改变产气节奏,达到控制开闭孔比例的目的,这类调整需要针对具体的坯体配方和烧成曲线做试验。

对于需要高开孔率的陶瓷载体,建议选择分解峰温较宽、粒径分布相对集中的OBSH产品,设计较快的升温速度通过分解区就可以;对于需要高闭孔率的隔热材料,就可以用较慢的升温速度,让气体充分包裹在孔内。评估不同OBSH产品的时候,关注分解温度与分解速率,与配方中其他助剂的相容性,在目标气氛下的实际发泡行为这几个指标,比单纯看发气量要有实际价值得多,与其单独对比产品说明书上的参数,不如用你自己的坯体做一次小样比对,结合温度曲线逐一观察泡孔形态的变化,这样选出来的发泡剂才是真正匹配你现有工艺的。如需结合您的具体配方、工艺要求和性能目标评估方案,可与杜巴化学技术团队进一步沟通。