專利名稱：一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷注射成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料。
背景技術(shù)：
陶瓷注射成型技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，其特點是適于制備形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的零件，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)。該技術(shù)的生產(chǎn)過程包括如下幾個主要步驟混料、注射、脫脂和燒結(jié)。其中，混料一步可以簡單描述為將陶瓷粉末和粘結(jié)劑在一定儀器和操作條件下混合均勻得到滿足后續(xù)加工性能的陶瓷注射料。能否采用快速高效的工藝進行脫脂、并且陶瓷注射零件是否會在脫脂過程中產(chǎn)生任何缺陷是考核陶瓷注射料性能的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料，該注射料利用陶瓷粉末與粘結(jié)劑制備，由該陶瓷注射料制備的陶瓷注射零件采用水脫脂工藝進行脫脂，填補了陶瓷注射成型技術(shù)領(lǐng)域中的一項空白。
本發(fā)明的另一個目的是提出具有水脫脂特性的陶瓷注射料的一種應(yīng)用。
本發(fā)明提出了一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料，其特征在于，所述陶瓷注射料利用陶瓷粉末和粘結(jié)劑混合制備，原料的組成和含量為，按照質(zhì)量計算，總量為1000份陶瓷粉末800-900份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)與烯類單體的共聚物30-100份，非水溶性聚合物 30-100份，表面活性劑 5-20份，增塑劑 10-30份，潤滑劑 10-40份；具體制備步驟如下首先，將所述陶瓷粉末與上述粘結(jié)劑中的表面活性劑在高速攪拌器中充分混合均勻；然后，將處理得到的陶瓷粉末與上述粘結(jié)劑中的其它組分在混煉器或螺桿擠出機中混合均勻，操作溫度為160℃-180℃，最終得到本發(fā)明所述的陶瓷注射料。
本發(fā)明所述的陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化硅。所述烯類單體采用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯或丙稀酰胺中的一種；所述非水溶性聚合物采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種；所述增塑劑采用甘油、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；所述潤滑劑采用石蠟、聚乙烯蠟、N，N-乙撐雙硬脂酰胺或植物油中的一種；所述表面活性劑采用鋁酸酯、硅烷、鈦酸酯或硬脂酸中的一種。
本發(fā)明所述的陶瓷注射料在制備陶瓷制品中的應(yīng)用，即利用本發(fā)明所述的陶瓷注射料進行陶瓷注射成型，得到所需的陶瓷注射零件，然后采用水脫脂工藝對陶瓷注射零件進行脫脂，再經(jīng)過熱脫脂和燒結(jié)，得到陶瓷制品。
利用本發(fā)明中的陶瓷注射料制備的陶瓷注射零件采用環(huán)境友好的水脫脂工藝進行脫脂，脫脂速度快，并且在脫脂過程中注射樣品不會產(chǎn)生裂縫、鼓泡、脹裂等缺陷。
具體實施例方式
下面來具體說明本發(fā)明的具體實施方式
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在下文中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸用AMPS表示。
本發(fā)明中用到的原料，除粘結(jié)劑中AMPS與烯類單體的共聚物以外的其它組分，都可以購買到工業(yè)品。
AMPS和烯類單體通過自由基聚合反應(yīng)制備，并且采用溶液聚合的方法，溶劑為二甲基甲酰胺(DMF)，具體步驟如下首先將AMPS和另一種烯類單體按照一定比例加入反應(yīng)器中，AMPS與烯類單體的摩爾比例范圍是6∶4-4∶6，加入適量溶劑DMF使單體全部溶解；加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入量為反應(yīng)物質(zhì)量的3％-6％；60℃-80℃下反應(yīng)12小時-24小時，并且通氮氣保護；反應(yīng)結(jié)束后，用丙酮或氯仿做沉淀劑，將AMPS與另一烯類單體的聚合物沉淀出來，經(jīng)過濾和干燥得到所制備的水溶性聚合物固體。這里所述的烯類單體可采用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯或丙稀酰胺中的一種，但并不限于這幾種。
根據(jù)多年研究發(fā)現(xiàn)，陶瓷注射料的原料的配比關(guān)系嚴格控制在下述范圍內(nèi)，才可獲得注射料的良好流動性，并有效防止在脫脂過程中注射樣品不會產(chǎn)生裂縫、鼓泡、脹裂等缺陷。
原料的組成和含量為，按照質(zhì)量計算，總量為1000份陶瓷粉末800-900份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與烯類單體的共聚物30-100份，非水溶性聚合物30-100份，表面活性劑5-20份，增塑劑10-30份，潤滑劑10-40份。
本發(fā)明所述的陶瓷注射料可以采用如下方法制備首先，將陶瓷粉末與粘結(jié)劑中的表面活性劑在高速攪拌器中充分混合均勻；然后，將處理得到的陶瓷粉末與粘結(jié)劑中的其它組分在混煉器或螺桿擠出機中混合均勻，操作溫度為160℃-180℃，最終得到本發(fā)明所述的陶瓷注射料。
表1為制備本發(fā)明所述的陶瓷注射料的原料的組成和含量，即原料的配比關(guān)系。
表1原料的組成和含量(說明按質(zhì)量計算，總量為1000份。) 采用上述表1中編號1-8的配比制得的陶瓷注射料制備陶瓷注射零件(直徑10mm，厚度2mm圓片)，在40℃水溶脫脂8小時，水溶性組分脫除量均為85％以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本發(fā)明中的陶瓷注射料制備的陶瓷注射零件水脫脂速率高，并且在脫脂過程中不會產(chǎn)生任何裂縫、鼓泡和脹裂等缺陷。
表2中列舉了本發(fā)明原料配比的兩個對比例，來說明本發(fā)明的技術(shù)效果。表3給出了按實例1-8及對比例1的原料配比制得的陶瓷注射料在混合器中混合時的扭矩。
表2對比例的原料的組成和含量(說明按質(zhì)量計算，總量為1000份。)

表3按實例1-8及對比例1的原料配比制得的陶瓷注射料在混合器中混合時的扭矩

從表3可以看到，按照實例編號1-8制備的注射料在混合過程中的扭矩值均小于10，說明注射料具有良好的流動性，而按照上述對比例1制備的陶瓷注射料流動性差，扭矩值為30，不能滿足注射成型的工藝要求，并且脫脂速率慢，在60℃的水中脫脂12小時，水溶性組分的脫除量僅為40％。
按照上述對比例2的配比制備的陶瓷注射料在脫脂過程中產(chǎn)生裂縫，破壞了陶瓷注射制品的完整形狀，無法滿足陶瓷注射成型的工藝要求。
本發(fā)明所述的陶瓷注射料在制備陶瓷制品中的應(yīng)用，即利用本發(fā)明所述的陶瓷注射料進行陶瓷注射成型，得到所需的陶瓷注射零件，然后采用水脫脂工藝對陶瓷注射零件進行脫脂，再經(jīng)過熱脫脂和燒結(jié)，得到陶瓷制品。
權(quán)利要求
1.一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料，其特征在于，所述陶瓷注射料利用陶瓷粉末和粘結(jié)劑混合制備，原料的組成和含量為，按照質(zhì)量計算，總量為1000份陶瓷粉末 800-900份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與烯類單體的共聚物30-100份，非水溶性聚合物30-100份，表面活性劑5-20份，增塑劑10-30份，潤滑劑10-40份；具體制備步驟如下首先，將所述陶瓷粉末與上述粘結(jié)劑中的表面活性劑在高速攪拌器中充分混合均勻；然后，將處理得到的陶瓷粉末與上述粘結(jié)劑中的其它組分在混煉器或螺桿擠出機中混合均勻，操作溫度為160℃-180℃，最終得到本發(fā)明所述的陶瓷注射料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述的陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述烯類單體采用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯或丙稀酰胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述非水溶性聚合物采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述增塑劑采用甘油、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述潤滑劑采用石蠟、聚乙烯蠟、N，N-乙撐雙硬脂酰胺或植物油中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述表面活性劑采用鋁酸酯、硅烷、鈦酸酯或硬脂酸中的一種。
8.權(quán)利要求1所述的陶瓷注射料在制備陶瓷制品中的應(yīng)用。
全文摘要
一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料及其應(yīng)用，屬于陶瓷注射成型技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種具有水脫脂特性的陶瓷注射料，利用陶瓷粉末和粘結(jié)劑混合制備；所述粘結(jié)劑包括間2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸與烯類單體的共聚物、非水溶性聚合物、表面活性劑、增塑劑和潤滑劑，具體制備步驟如下將陶瓷粉末與表面活性劑在高速攪拌器中充分混合均勻；然后將處理得到的陶瓷粉末與粘結(jié)劑中的其它組分在混煉器或螺桿擠出機中混合均勻得到所述陶瓷注射料。利用本發(fā)明中的陶瓷注射料制備的陶瓷注射零件采用環(huán)境友好的水脫脂工藝進行脫脂，脫脂速度快，并且在脫脂過程中注射樣品不會產(chǎn)生裂縫、鼓泡、脹裂等缺陷。
文檔編號C04B35/634GK1594219SQ20041000926
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者郭寶華, 張嬌月, 徐軍, 司文捷 申請人:清華大學(xué)