การหล่อแบบเจลของแมกนีเซียมอะลูมิเนตสปิเนล

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นทำการศึกษาอิทธิพลของสภาวะการหล่อแบบเจลด้วยระบบที่ใช้สารก่อเจลที่มีความเป็นพิษต่ำ เพื่อขึ้นรูปชิ้นงานแมกนีเซียมอะลูมิเนตสปิเนล งานวิจัยเริ่มจากการสังเคราะห์ผงแมกนิเซียมอะลูมิเนตสปิเนลบริสุทธิ์จากผงอะลูมินาและผงแมกนิเซียมไฮดรอกไซด์ ด้วยวิธีการทำปฏิกิริยาที่สภาวะของแข็ง ที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ผงสปิเนลที่สังเคราะห์ได้จะถูกนำมาขึ้นรูปด้วยวิธีหล่อแบบเจลซึ่งแยกศึกษาเป็น 2 ระบบ ได้แก่ การใช้อาการ์เป็นสารก่อเจล และการใช้ไฮดรอกซีเมทาคริเลต (2-Hydroxyethyl methacrylate ; HEMA) เป็นสารก่อเจล โดยทั้งสองระบบใช้เกลือแอมโมเนียของกรดพอลิเมทอคริลิคเป็นสารช่วยกระจายตัวของอนุภาค จากการศึกษาพบว่า การเติมสารช่วยกระจายตัวในปริมาณร้อยละ 1 โดยน้ำหนักจะช่วยพัฒนาให้อนุภาคในสารแขวนลอยมีการกระจายตัวที่ดี ในระบบที่ใช้อาการ์เป็นสารก่อเจลนั้น เมื่อใช้อาการ์ในปริมาณร้อยละ 2 โดยปริมาตร สเลอร์รีมีพฤติกรรมการไหลตัวที่ดี ชิ้นงานดิบที่ได้จากการหล่อแบบเจลมีความหนาแน่นร้อยละ 40 เทียบกับความหนาแน่นทางทฤษฎี และมีความแข็งแรงดัดโค้ง 786 กิโลพาสคาล สำหรับระบบที่ใช้ HEMA เป็นสารก่อเจลนั้น มีความจำเป็นต้องเตรียมสารแขวนลอยในสภาวะที่เป็นด่าง จากการศึกษาพบว่า HEMA มีสมบัติช่วยกระจายลอยตัวของอนุภาคในระบบ ส่งผลให้ solid loading พัฒนาขึ้นเป็นร้อยละ 47 โดยปริมาตร ชิ้นงานดิบที่ใช้ HEMA ปริมาณร้อยละ 11 โดยน้ำหนัก จะมีความหนาแน่นร้อยละ 45 เทียบกับความหนาแน่นทางทฤษฎี และความแข็งแรงดัด 1075 กิโลพาสคาล โดยเมื่อเพิ่มปริมาณ HEMA แก่ระบบ ความหนาแน่นและความแข็งแรงของชิ้นงานดิบที่ได้ก็จะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณ HEMA มากกว่าร้อยละ 11 โดยน้ำหนัก ชิ้นงานดิบจะเกิดปัญหาการหลุดร่อนที่ผิวหน้า อันเป็นผลเนื่องมาจาก HEMA ส่วนเกินแยกตัวจากอนุภาคสปิเนล