一种石英坩埚原料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石英坩埚原料及其制备方法，石英坩埚原料包括石英混料和分散剂水溶液，石英混料包括熔融石英砂粉体和水；其中，分散剂水溶液包括分散剂和水，分散剂包括水溶性低聚合度有机物和水溶性线型长链高分子有机物；水溶性低聚合度有机物的聚合度低于50，水溶性线型长链高分子有机物的聚合度为50‑5000。该石英坩埚原料中石英砂固相含量高、粘度较低、稳定性好。还提供一种由本发明专利技术所提供的石英坩埚原料所制得的石英坩埚，该石英坩埚强度高、气孔率低。

【技术实现步骤摘要】
一种石英坩埚原料的制备方法
本专利技术涉及一种石英坩埚及原料的制备方法。
技术介绍
石英坩埚是太阳能多晶硅铸锭中不可替代的消耗品，目前，市场主流制备方法为注浆成型工艺，属于典型的陶瓷湿法成型工艺，对注浆原料的性能要求较高。工艺性能良好的石英坩埚原料是获得高密度、微观结构均匀、无缺陷坯体的关键，也是提高材料的烧结性能和力学性能的重要因素。湿法成形技术的关键是如何制备固相含量高、粘度低、均匀稳定的浓悬浮浆料。石英坩埚原料的固相含量高(固相体积分数大于50％)，成型后素坯密度就大，素坯烧成后收缩小，尺寸变化小，而且强度也高。然而，石英坩埚原料的高固相含量和低粘度是一对矛盾的对立体，一般固相含量越高，固相颗粒间相对移动时，碰撞机会增加，碰撞阻力增大，流动性差，粘度也越大。再者，石英坩埚为大型铸件，熔融石英砂粉体细度达到微米级，固相粉体越细，含量越高，颗粒间的平均距离越小，吸引力越大，位移时所需克服的阻力越大，并且容易团聚沉降，使得流动性差，粘度大。因此，要制备出高固相含量、低粘度、稳定的石英坩埚原料并非易事。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种石英坩埚原料及其制备方法，石英坩埚原料中石英砂固相含量高、粘度较低、稳定性好。本专利技术提供一种石英坩埚原料，包括石英混料和分散剂水溶液，石英混料包括熔融石英砂粉体和水；分散剂水溶液包括分散剂和水，分散剂包括水溶性低聚合度有机物和水溶性线型长链高分子有机物；水溶性低聚合度有机物的聚合度低于50，水溶性线型长链高分子有机物的聚合度为50-5000。本专利技术提供一种石英坩埚原料的制备方法，包括：将熔融石英砂粉体与水混合，球磨，得到石英混料，再将石英混料与分散剂水溶液一起，混合搅拌，得到石英坩埚原料。本专利技术制备的石英坩埚原料中，以聚乙二醇和阿拉伯树胶的混合物作为分散剂时，所得石英坩埚原料在具备较高固相含量的同时，粘度更低、稳定性更好，推测其原因为：具有短链分子结构的聚乙二醇填补阿拉伯树胶长分子链间形成的空隙，与微小的SiO2颗粒表面发生吸附作用，阻止了颗粒的团聚，而且，聚乙二醇和阿拉伯树胶能够更好的溶于酸性石英坩埚原料体系中，更为有效的吸附SiO2颗粒，且不影响表面电荷，也降低了颗粒聚集的几率。一种石英坩埚原料，包括石英混料和分散剂水溶液，石英混料包括熔融石英砂粉体和水；分散剂水溶液包括分散剂和水，分散剂包括水溶性低聚合度有机物和水溶性线型长链高分子有机物；水溶性低聚合度有机物的聚合度低于50，水溶性线型长链高分子有机物的聚合度为50-5000。本专利技术提供的石英坩埚原料中，优选的，水溶性低聚合度有机物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸中的一种或几种；更优选的，水溶性低聚合度有机物为聚乙二醇，聚乙二醇的分子量小于1000；进一步优选的，聚乙二醇可为聚乙二醇400、聚乙二醇200或聚乙二醇600中的一种或多种，以便于更好的填补石英坩埚原料中阿拉伯树胶长分子链间形成的空隙。本专利技术提供的石英坩埚原料中，优选的，水溶性线型长链高分子有机物为桃胶、明胶或阿拉伯树胶中的一种或几种；进一步优选的，水溶性线型长链高分子有机物为阿拉伯树胶，能够更好的溶于酸性石英坩埚原料体系中，更为有效的吸附SiO2颗粒，且不影响表面电荷，也降低了颗粒聚集的几率。本专利技术提供的石英坩埚原料中，优选的，以石英坩埚原料的质量百分含量为基准，石英混料的含量为90-99.5％，分散剂水溶液的含量为10-0.5％。本专利技术提供的石英坩埚原料的制备方法中，优选的，以石英混料的质量百分含量为基准，熔融石英砂粉体的含量为75-85％，所述水的含量为15-25％，以便于更好的保证球磨效果以及石英坩埚原料的高固含量。本专利技术提供的石英坩埚原料中，优选的，以分散剂水溶液的质量百分含量为基准，分散剂的含量为10-33％，水的含量为67-90％，使分散剂溶解更为充分。本专利技术提供的石英坩埚原料中，优选的，熔融石英砂粉体包括粒度为4-20目的熔融石英砂粉体和粒度为40-75目的熔融石英砂粉体，以熔融石英砂粉体的质量百分含量为基准，粒度为4-20目的熔融石英砂粉体的含量为25-45％，所述粒度为40-75目的熔融石英砂粉体的含量为55-75％，从而使球磨效果更好，同时，也使得球磨后的石英坩埚原料能够获得更好的粒度分布。本专利技术提供的石英坩埚原料的制备方法中，优选的，所采用的搅拌方式为机械搅拌，搅拌的时间不少于60min，搅拌的速率为100-300rpm，从而使得石英坩埚原料成分更为均匀。本专利技术还提供一种石英坩埚，该石英坩埚由本专利技术所提供的石英坩埚原料注浆成型烧结得到，该石英坩埚的强度高、气孔率低。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1取熔融石英砂粉体4-20目175g，40-75目325g，水88g，混合后球磨600min，球料比为1.5∶1，转速为150rpm。再取1.05g阿拉伯树胶和1.95g聚乙二醇400，溶于17g水配成溶液，然后倒入球磨后的石英混料。最后，再利用分散搅拌机以200rpm的转速均化75min，即制得均匀稳定的石英坩埚原料。该石英坩埚原料的固相含量体积分数为68.4％。实施例2取熔融石英砂粉体4-20目175g，40-75目325g，水88g，混合后球磨600min，球料比为1.5∶1，转速为150rpm。再取1.35g阿拉伯树胶和1.65g聚乙二醇400，溶于17g水配成溶液，然后倒入球磨后的石英混料。最后，再利用分散搅拌机以200rpm的转速均化75min，即制得均匀稳定的石英坩埚原料。该石英坩埚原料的固相含量体积分数为68.4％。实施例3取熔融石英砂粉体4-20目175g，40-75目325g，水88g，混合后球磨600min，球料比为1.5∶1，转速为150rpm。再取2.25g阿拉伯树胶和2.75g聚乙二醇400，溶于15g水配成溶液，然后倒入球磨后的石英混料。最后，再利用分散搅拌机以200rpm的转速均化75min，即制得均匀稳定的石英坩埚原料。该石英坩埚原料的固相含量体积分数为68.8％。以上实施例仅为本专利技术的示例性实施例，不用于限制本专利技术，本专利技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本专利技术的实质和保护范围内，对本专利技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英坩埚原料，包括石英混料和分散剂水溶液，所述石英混料包括熔融石英砂粉体和水；其特征在于，所述分散剂水溶液包括分散剂和水，所述分散剂包括水溶性低聚合度有机物和水溶性线型长链高分子有机物；所述水溶性低聚合度有机物的聚合度低于50，所述水溶性线型长链高分子有机物的聚合度为50‑5000。

【技术特征摘要】
1.一种石英坩埚原料，包括石英混料和分散剂水溶液，所述石英混料包括熔融石英砂粉体和水；其特征在于，所述分散剂水溶液包括分散剂和水，所述分散剂包括水溶性低聚合度有机物和水溶性线型长链高分子有机物；所述水溶性低聚合度有机物的聚合度低于50，所述水溶性线型长链高分子有机物的聚合度为50-5000。2.如权利要求1所述的石英坩埚原料，其特征在于，所述水溶性低聚合度有机物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸中的一种或几种。3.如权利要求2所述的石英坩埚原料，其特征在于，所述水溶性低聚合度有机物为聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文庆，王定永，
申请(专利权)人：宁波宝斯达坩埚保温制品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33