專利名稱：一種碳化硼的水基流延漿料及其制備和應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流延成型工藝領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硼的水基流延漿料及其制備和應用。
背景技術(shù)：
碳化硼(B4C)具有低密度(2. 52g/cm3)、高硬度(僅次于金剛石和立方氮化硼)、高熔點(2450°C)以及良好的化學穩(wěn)定性等一系列優(yōu)良的物理化學性能，是制備各種噴砂嘴、耐磨機械密封環(huán)、高溫熱電轉(zhuǎn)換和拋光磨料的理想材料。但是B4C陶瓷還存在著可靠性低、燒結(jié)溫度高和制備過程能耗大、成本高等缺點，這都限制了 B4C陶瓷的應用。近年來，濕法成型已經(jīng)成為制備高性能陶瓷的重要成型方法，通過對初始漿料“結(jié)構(gòu)”及其在制備過程中的演變進行有效控制，濕法成型可以較容易地控制坯體的團聚以及雜質(zhì)的含量，減少坯體中的缺陷，獲得結(jié)構(gòu)更加均勻和形狀相對復雜的素坯。流延成型就是一種制備陶瓷膜片的濕法成型方法，通過對材料進行組分與結(jié)構(gòu)設計，可制備出具有高韌性和高可靠性的層狀結(jié)構(gòu)陶瓷。流延成型根據(jù)所用溶劑的不同可分為水基和非水基兩大類，由于水基流延成型具有低成本和環(huán)境相容性好(無毒、非易燃等) 等優(yōu)點，目前研究和應用的重點已逐漸轉(zhuǎn)向水基流延成型。然而，水基流延成型對漿料制備過程中的穩(wěn)定性很敏感，漿料的組成、PH值和干燥條件的細微變化都會對得到的流延膜產(chǎn)生很大影響。通常情況下，B4C粉體顆粒表面都包裹著一層化03層，其與PVA和丙烯酸乳液等水基流延成型所用的傳統(tǒng)粘結(jié)劑之間化學相容性很差，容易引起聚合物交聯(lián)而生成膠狀物質(zhì)，因此PVA和丙烯酸乳液并不能用作B4C流延成型的粘結(jié)劑。目前國內(nèi)外尚未有關(guān)于B4C水基流延成型方法的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種碳化硼的水基流延漿料及其制備和應用。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
一種碳化硼的水基流延漿料，該流延漿料以水為溶劑，且該流延漿料中含有碳化硼陶瓷粉體、分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑。較佳的，所述碳化硼的水基流延漿料中，碳化硼陶瓷粉體的固體體積百分比為 50vol9T55vol%。較佳的，所述粘結(jié)劑與碳化硼陶瓷粉體的質(zhì)量比為0.06、. 10 :1，所述塑性劑與碳化硼陶瓷粉體的質(zhì)量比為0. 03、. 06 :1，所述分散劑與碳化硼陶瓷粉體的質(zhì)量比為 0. 004 0. 01:1。較佳的，所述水為去離子水。較佳的，所述碳化硼陶瓷粉體的平均粒徑為0. Γ1. Oum0較佳的，所述分散劑為陽離子型分散劑。
優(yōu)選的，所述分散劑選自季胺堿和聚乙烯亞胺中的一種。進一步優(yōu)選的，所述季胺堿選自四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨和四丙基氫氧化銨中的一種。本發(fā)明中，所使用的聚乙烯亞胺的分子量不限。較佳的，所述粘結(jié)劑為水性環(huán)氧樹脂乳液。優(yōu)選的，所述水性環(huán)氧樹脂乳液的固含量為35Wt9T60wt%，pH值為6 8，環(huán)氧當量為 180 1500。較佳的，所述塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液。優(yōu)選的，所述陰離子型脂肪族聚氨酯乳液的固含量為5(T65wt%，pH值為6. 5^8. 5。本發(fā)明還提供了所述碳化硼的水基流延漿料的制備方法，包括如下步驟采用水作為流延工藝的溶劑，將陶瓷粉體加入水中球磨混合得到均勻懸浮液，調(diào)節(jié)PH值在7、之間后按比例加入分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑，繼續(xù)球磨后即可制得所述碳化硼的水基流延漿料。較佳的，所述將陶瓷粉體加入水中球磨的時間為2014小時；所述加入分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑繼續(xù)球磨的時間為壙15小時。本發(fā)明的碳化硼的水基流延漿料可用于制備流延膜。本發(fā)明還提供了使用所述碳化硼的水基流延漿料制備流延膜的方法，該制備方法為將所述碳化硼的水基流延漿料經(jīng)脫泡、流延和干燥步驟即可制得碳化硼流延膜。較佳的，所述脫泡為將所述碳化硼的水基流延漿料在真空l(T20Pa的條件下脫泡。較佳的，所述流延的速度為lOOmm/min。較佳的，所述干燥為室溫下自然干燥3-5小時。較佳的，所述碳化硼流延膜的厚度為0. 05 1_。本發(fā)明所制得的流延膜的柔韌性可以用如下方法來評價將流延膜樣品置于平面上，圍繞一根玻璃棒往一個方向彎曲，如果流延膜可以135°以上至少彎曲10次，則證明其具有優(yōu)異的柔韌性。本發(fā)明的有益效果是(1 )本發(fā)明工藝操作簡單、條件易于控制；(2 )本發(fā)明所采用的分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑均為商業(yè)化產(chǎn)品，成本低廉、無毒、易于燒除且不留殘余物， 容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；(3)流延漿料具有良好的潤濕性，可以很好的潤濕流延基帶，制得的陶瓷薄膜容易從基帶上剝離；(4 )粘結(jié)劑和塑性劑添加量很低，因此流延膜中有機物含量不高，有利于流延膜的脫粘和燒結(jié)；(5 )流延膜干燥速度較快，室溫下自然干燥3-5小時即干燥完全，且不容易產(chǎn)生裂紋；(6 )制得的流延膜表面光滑，具有較好的強度和柔韌性，可任意裁剪及彎曲。


圖1實施例1中制得的流延膜的彎曲檢測圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
下面通過具體的實施例，對本發(fā)明予以詳細說明。實施例1 將42. 6g平均粒徑為0. 1-1. 0 μ m的B4C粉體加入到15ml含分散劑(所述分散劑為四甲基氫氧化銨)的水中，球磨Mh。加入粘結(jié)劑水性環(huán)氧樹脂乳液8. 52g，塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液3. 55g，球磨他。得到的漿料經(jīng)真空脫泡后流延成型，室溫下自然干燥3-5小時即可從基帶上剝離得到流延膜。將流延膜置于平面上，圍繞一根玻璃棒往一個方向彎曲，流延膜可以135°以上至少彎曲10次，證明該流延膜具有優(yōu)異的柔韌性(如圖1所示)。同時，本實施例中制得的流延漿料具有良好的潤濕性，可以很好的潤濕流延基帶，制得的陶瓷薄膜容易從基帶上剝離；且粘結(jié)劑和塑性劑添加量很低，因此流延膜中有機物含量不高，有利于流延膜的脫粘和燒結(jié)；流延膜干燥速度較快，室溫下自然干燥3-5 小時即干燥完全，且不容易產(chǎn)生裂紋；制得的流延膜表面光滑，具有較好的強度和柔韌性， 可任意裁剪及彎曲。實施例2 將37. 8g平均粒徑為0. 1-1. 0 μ m的B4C粉體加入到15ml含分散劑(所述分散劑為四乙基氫氧化銨)的水中，球磨Mh。加入粘結(jié)劑水性環(huán)氧樹脂乳液7. 56g，塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液3. 78g，球磨他。得到的漿料經(jīng)真空脫泡后流延成型，室溫下自然干燥3-5小時即可從基帶上剝離得到流延膜。經(jīng)檢測，證明該流延膜具有優(yōu)異的柔韌性。實施例3 將42. 6g平均粒徑為0. 1-1. 0 μ m的B4C粉體加入到15ml含分散劑(所述分散劑為四丙基氫氧化銨)的水中，球磨Mh。加入粘結(jié)劑水性環(huán)氧樹脂乳液6. 85g，塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液2. 84g，球磨他。得到的漿料經(jīng)真空脫泡后流延成型，室溫下自然干燥3-5小時即可從基帶上剝離得到流延膜。經(jīng)檢測，證明該流延膜具有優(yōu)異的柔韌性。實施例4 將42. 6g平均粒徑為0. 1-1. 0 μ m的B4C粉體加入到含分散劑(所述分散劑為聚乙烯亞胺，且該分散劑的重量為0. 17g)的水中，球磨20h。然后加入粘結(jié)劑水性環(huán)氧樹脂乳液(該粘結(jié)劑的固含量為60wt%，pH值為8，環(huán)氧當量為1500)4. ^g，塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液(該塑性劑的固含量為65wt%，pH值為8. 5) 1. ^g，球磨15h。得到的漿料經(jīng)真空脫泡后流延成型，室溫下自然干燥3-5小時即可從基帶上剝離得到流延膜， 該碳化硼流延膜的厚度為1mm。經(jīng)檢測，證明該流延膜具有優(yōu)異的柔韌性。實施例5 將42. 6g平均粒徑為0. 1-1. 0 μ m的B4C粉體加入到含分散劑(所述分散劑為聚乙烯亞胺，且該分散劑的重量為0. 43g)的水中，球磨20h。然后加入粘結(jié)劑水性環(huán)氧樹脂乳液(該粘結(jié)劑的固含量為35wt%，pH值為6，環(huán)氧當量為180)4. ^g，塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液(該塑性劑的固含量為50wt%，pH值為6. 5) 2. 56g，球磨他。得到的漿料經(jīng)真空脫泡后流延成型，室溫下自然干燥3-5小時即可從基帶上剝離得到流延膜，該碳化硼流延膜的厚度為0. 05mm。經(jīng)檢測，證明該流延膜具有優(yōu)異的柔韌性。
權(quán)利要求
1.一種碳化硼的水基流延漿料，所述流延漿料以水為溶劑，所述流延漿料中含有碳化硼陶瓷粉體、分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑；其中，所述分散劑為陽離子型分散劑，所述粘結(jié)劑為水性環(huán)氧樹脂乳液，所述塑性劑為陰離子型脂肪族聚氨酯乳液。
2.如權(quán)利要求1中所述的碳化硼的水基流延漿料，其特征在于，所述碳化硼的水基流延漿料中，碳化硼陶瓷粉體的固體體積百分比為50VO19T55Vd%。
3.如權(quán)利要求1或2中任一所述的碳化硼的水基流延漿料，其特征在于，所述粘結(jié)劑、 塑性劑、分散劑與碳化硼陶瓷粉體的質(zhì)量比為0. 06 0. 10 0. 03 0. 06 :0. 004 0. 01 :1。
4.如權(quán)利要求3中所述的碳化硼的水基流延漿料，其特征在于，所述碳化硼陶瓷粉體的平均粒徑為0. Γ1. Oym0
5.如權(quán)利要求1中所述的碳化硼的水基流延漿料，其特征在于，所述粘結(jié)劑為固含量為35Wt% 60Wt%，pH值為6 8，環(huán)氧當量為180 1500的水性環(huán)氧樹脂乳液。
6.如權(quán)利要求1中所述的碳化硼的水基流延漿料，其特征在于，所述塑性劑為固含量為5(T65wt%，pH值為6. 5 8. 5的陰離子型脂肪族聚氨酯乳液。
7.權(quán)利要求廣6中任一權(quán)利要求所述的碳化硼的水基流延漿料的制備方法，包括如下步驟采用水作為流延工藝的溶劑，將陶瓷粉體加入水中球磨混合得到均勻懸浮液，調(diào)節(jié) PH值在7、之間后按比例加入分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑，繼續(xù)球磨后即可制得所述碳化硼的水基流延漿料。
8.一種碳化硼的水基流延成型工藝，其特征在于采用水作為流延工藝中的唯一溶劑，將陶瓷粉體加入水中經(jīng)球磨制得均勻懸浮液，調(diào)節(jié)PH值在7-8之間后加入分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑，進一步球磨后制備出碳化硼的水基流延漿料，然后經(jīng)脫泡、流延、干燥后制得碳化硼流延膜。
9.如權(quán)利要求8中所述的碳化硼的水基流延成型工藝，其特征在于，所述脫泡為將所述碳化硼的水基流延漿料在真空1010 的條件下脫泡；所述流延的速度為lOOmm/min ；所述干燥為室溫下自然干燥3-5小時；所述碳化硼流延膜的厚度為0. 05 lmm。
全文摘要
本發(fā)明屬于流延成型工藝領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硼的水基流延漿料及其制備和應用。本發(fā)明的水基流延漿料采用水作為流延工藝中的唯一溶劑，調(diào)節(jié)pH值后加入適量的分散劑、粘結(jié)劑和塑性劑，球磨后制備出適合流延成型的漿料，經(jīng)脫泡、流延、干燥后制得均勻光滑的流延膜。本發(fā)明工藝不僅具有操作簡單、條件易于控制、成本低廉及無毒無害等優(yōu)點，而且粘結(jié)劑和塑性劑與碳化硼的化學相容性好，粘結(jié)劑和塑性劑添加量很低，因此流延膜中有機物含量不高，有利于流延膜的脫粘和燒結(jié)。流延漿料對流延基帶具有良好的潤濕性，流延后流延膜干燥速度快，且具有良好的強度和韌性。
文檔編號C04B35/563GK102311267SQ201010213380
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者呂志翚, 張景賢, 林慶玲, 江東亮, 黃政仁 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所