可通过挤出包含草酸钠的混合物而获得的beta-氧化铝陶瓷制造技术

本发明专利技术涉及包含如下组分的组合物用于通过挤出制备陶瓷模制品的用途：A)55-90重量％氧化铝，B)5-35重量％钠化合物，其在pH7和20℃下在水中具有≤300g/l的溶解度且可通过热方式几乎仅转化成作为唯一固体的氧化钠，C)0-15重量％选自如下组的镁化合物和/或锂化合物：氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂，和D)0-30重量％二氧化锆。

Beta- alumina ceramics can be obtained by extruding a mixture containing sodium oxalate

The invention relates to a composition comprising the following components used for preparing ceramic products extruded by: A) 55-90 weight% alumina, B) 5-35 wt% of sodium compounds, its solubility in pH7 and 20 DEG C in the water is less than or equal to 300g/l and by way of heat into almost exclusively as the only solid oxide. C) 0-15 weight% group selected from the group consisting of magnesium compounds and / or lithium compounds: Magnesium Oxide, magnesium carbonate, magnesium nitrate, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, and D) 0-30 weight% two zirconia.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及包含氧化铝和钠化合物的组合物用于制备陶瓷成型体的用途、一种制备陶瓷成型体的方法以及可模塑组合物，其在每种情况下如权利要求书所定义。含钠的氧化铝(也称为铝酸钠)是已知的。在技术圈和文献中，其也称为β-氧化铝或β-Al2O3，参见例如Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第6版，2000年电子版，Wiley，关键词“Aluminumoxide”，第1.6点。铝酸钠中的Na2O:Al2O3摩尔比通常为1:1-1:11。术语β-氧化铝在技术圈和文献中特别是用于具有理想地为P63/mmc空间群的六方晶体结构的铝酸钠。然而，具有理想地为R/3m空间群的六方晶体结构的铝酸钠称为β”-氧化铝。在下文中，术语“beta-氧化铝”用于涵盖β-氧化铝和β”-氧化铝，其中优选后者。此外，此处所用的术语beta-氧化铝旨在涵盖β-氧化铝和β”-氧化铝的任意混合物或相混合物，优选其中β”-氧化铝的比例大于90重量％，特别优选大于95重量％的那些。由beta-氧化铝构成的成型体通常用作钠离子传导性固体电解质，例如用于电化学钠-硫电池(也被本领域技术称为“NaS电池组”)、钠/氯化镍电池(也称为“zebra电池组”)中，或者用于元素钠的电化学制备中。由beta-氧化铝构成的该成型体通常根据例如如EP0074274A2所述的如下方案制备：将钠组分，例如碳酸钠，α-氧化铝和可能的其他组分混合，热处理所述混合物(也称为“煅烧”)以形成铝酸钠，由该铝酸钠制备可模塑组合物，例如通过等静压成型或挤出，任选进一步热处理成型体。出于工艺经济学的考虑，希望直接由钠组分、氧化铝(例如α-氧化铝、γ-氧化铝)和任选的其他组分直接制备可模塑组合物，即不事先对该混合物进行煅烧。JP08-034664A(NGKInsulatorsInc.)在实施例2中描述了一种制备β-氧化铝固体电解质的方法，其中将α-氧化铝粉末、草酸钠、氧化镁悬浮，研磨并喷雾干燥以形成颗粒，通过等静压成型将所述颗粒转化成成型零件，并将后者在至多1600℃下焙烧以制备经烧结的β-氧化铝体。JP08-034664A并未公开作为成型方法的挤出。EP0074274A(FordMotorCompanyLimited)公开了挤出通过煅烧碳酸钠、硝酸锂和颗粒状α-氧化铝而获得的β”-氧化铝前体(实施例21(a)及随后各页)。EP0074274A既未描述挤出未经煅烧的前体，也未公开使用草酸钠。本专利技术的目的是克服现有技术的缺点和提供一种用于借助挤出制备陶瓷成型体的简单方法和可模塑组合物。所述目的通过权利要求书中所定义的方法以及权利要求书中所定义的用途和可模塑组合物实现。本专利技术的组合物包含55-90重量％，优选70-80重量％，特别优选72-78重量％的氧化铝，优选α-氧化铝作为组分A)，在每种情况下基于组分A)-D)的总和。氧化铝是已知的。α-氧化铝例如以商品名由Nabaltec销售。组分A)的氧化铝，优选α-氧化铝的粒度通常为0.1-5μm，优选为0.5-1.5μm。作为组分B)，本专利技术的组合物包含在pH7和20℃下在水中具有≤300g/l(换言之：300克或更小)的溶解度且可通过热方式，优选在氧气存在下，优选在1200-1700℃的温度下几乎仅转化成作为唯一固体的氧化钠且优选不形成腐蚀性或其他不希望副产物如氮氧化物，卤素如氟、氯，富含碳的沉积物如烟灰的钠化合物。组分B)包括氧化钠本身。组分B)的钠化合物在水中在20℃和pH7下的溶解度为从0g/l，优选从0.0001g/l至300g/l(包括该数值)，优选为0.0001-300g/l(包括该数值)作为组分B)，本专利技术的组合物优选包含选自如下组的钠化合物：草酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、氰酸钠。特别优选的钠化合物B)为具有或不具有结晶水的草酸钠。此处所述的草酸钠的量基于纯物质，即，例如不含结晶水。组分B)，优选不含结晶水的草酸钠的量为5-35重量％，优选为15-30重量％，基于组分A)-D)的总和。草酸钠是已知的且可商购获得。然而，对本专利技术的应用而言，其可原位制备，例如由草酸和化学计量量的氢氧化钠，优选氢氧化钠水溶液制备。作为组分C)，本专利技术的组合物可包含0-15重量％，优选0.5-9重量％的选自如下组的镁化合物和/或锂化合物：氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂。在一个实施方案中，组分C)包含上文所定义的镁化合物，优选氧化镁，或上文所定义的锂化合物，优选氧化锂，在每种情况下其量如对组分C)所定义。作为组分D)，本专利技术的组合物可包含0-30重量％，优选0.2-5重量％的二氧化锆(ZrO2)，其可例如用钇离子和/或镁离子稳定。在优选的实施方案中，本专利技术的组合物包含二氧化锆(ZrO2)，优选用钇离子稳定的二氧化锆(ZrO2)作为组分D)，在每种情况下其量如对组分D)所定义。包括用钇离子稳定的二氧化锆在内的二氧化锆(ZrO2)是已知的且可商购获得。组分A)-D)的总和为100重量％。本专利技术的组合物用于制备陶瓷成型体，优选传导钠离子的陶瓷。为此，通常任选通过添加添加剂而将本专利技术的组合物悬浮在悬浮介质中，通常为水和/或醇如C1-C8醇，例如乙醇、正丙醇、异丙醇、环己醇，优选为水。本专利技术组合物A)-D)的量通常为20-60重量％，优选为40-50重量％，基于所述悬浮液。然后，可将获得的悬浮液进一步直接处理以获得可模塑组合物。在另一实施方案中，可将获得的悬浮液研磨，优选在球磨机中研磨，所述组合物在研磨后优选具有0.5-1.5μm(微米)，优选约1μm的窄粒度分布D50。所述粒度分布例如借助获自MalvernInstrumentsLtd.或MalvernInstrumentsGmbH的粒度测量仪Mastersizer2000测量。Mastersizer2000仪器通过激光散射测量颗粒的尺寸。此处，测量激光束通过分散颗粒试样时的散射光强度。然后，由这些数据从所产生的散射图谱计算颗粒的尺寸。优选地，当本专利技术的组合物如上文所述悬浮和研磨时，通常借助常规干燥方法，优选借助喷雾干燥，且在任选添加粘合剂和/或其他添加剂下将所得悬浮液干燥，其然后通常呈粉状或者优选颗粒状固体的形式。通常将以此方式获得的粉状或者优选颗粒状固体悬浮在悬浮介质，通常为水和/或醇如本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含如下组分的组合物用于通过挤出制备陶瓷成型体的用途：A)55‑90重量％氧化铝，B)5‑35重量％钠化合物，其在pH 7和20℃下在水中具有≤300g/l的溶解度且可通过热方式几乎仅转化成作为唯一固体的氧化钠，C)0‑15重量％选自如下组的镁化合物和/或锂化合物：氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂，和D)0‑30重量％二氧化锆。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.12 EP 13184112.41.包含如下组分的组合物用于通过挤出制备陶瓷成型体的用途：
A)55-90重量％氧化铝，
B)5-35重量％钠化合物，其在pH7和20℃下在水中具有≤300g/l的溶解度且
可通过热方式几乎仅转化成作为唯一固体的氧化钠，
C)0-15重量％选自如下组的镁化合物和/或锂化合物：氧化镁、碳酸镁、硝
酸镁、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂，和
D)0-30重量％二氧化锆。
2.根据权利要求1的用途，其中组分B)的钠化合物选自如下组：草酸
钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、氰酸钠。
3.根据权利要求1或2的用途，其中所述陶瓷成型体为能传导钠离子的
陶瓷。
4.一种制备陶瓷成型体的方法，其中将
i)作为组分A)的55-90重量％氧化铝，
ii)作为组分B)的5-35重量％钠化合物，其在pH7和20℃下在水中具有
≤300g/l的溶解度且可通过热方式几乎仅转化成作为唯一固体的氧化
钠，
iii)作为组分C)的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·杜尔，G·胡贝尔，C·艾希霍尔茨，K·弗赖塔格，S·莫伊尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE