陶瓷挤压成型体用组合物以及制备陶瓷挤压成型体的方法技术

一种陶瓷挤压成型体用组合物，其包括陶瓷材料、水溶性纤维素醚、苯乙烯磺酸盐和水。还提供了一种使用该组合物制备陶瓷挤压成型体的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷挤压成型体用组合物，还涉及一种制备陶瓷 挤压成型体的方法。
技术介绍
陶瓷的挤压成型是通过使陶瓷生坯或组合物通过具有所需形状的 模具成为片状、棒状、中空管状、矩形柱状、中空矩形柱状或蜂窝结 构而实现的，陶瓷生坯或组合物通过混合并捏合例如有机粘合剂、表 面活性剂、润滑剂和增塑剂的成型助剂与陶瓷材料获得。特别地，陶 瓷蜂窝体形式的挤压成型体已经在汽车领域和各种行业中用作排气净化催化剂的载体、过滤器和热交换器。根据最近的排气标准的修订， 蜂窝结构的间壁更薄，从而提高了净化性能、减少压力损失并改善了 热交换效率。在相关的技术中，陶瓷挤压成型体用组合物完全利用纤维素醚作 为有机粘合剂，因为纤维素醚具有极好的可塑性、保水性和热凝性。然而，这些纤维素瞇的不利之处在于在挤压成型过程中增加了与 模具部分的摩擦力，从而由于该摩擦阻力使挤压温度升高。最终，挤 压成型组合物中的纤维素醚热致可逆地凝胶化，从而增塑剂的流动性 恶化，导致成型压力增加。得到的陶资挤压成型体不能迅速地从挤压 成型模具中压出。通常，在对向其中添加无热凝性的有机粘合剂的组 合物进行挤压成型的过程中，当出料温度提高时，取决于有机粘合剂 的粘度降低，从而成型速度更快。在^f吏用热致可逆性胶凝纤维素醚作 为有机粘合剂成型陶瓷挤压成型体时，存在难以增加成型速度的问题。为了改善挤压成型性以克服这些问题，已经使用了如JP-A 11-58335和JP-A 2002-293645所提出的多种有机添加剂进行了研究，但是尚未获得令人满意的结果。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种陶瓷挤压成型体用组合物， 其确保高成型速度并能够生产无干裂的陶瓷挤压成型体。本专利技术的另一个目的是提供一种制备该陶瓷挤压成型体的方法。我们已经进行了大量研究以实现上述目的，结果发现当使用包含 陶瓷材料、水溶性纤维素醚和苯乙烯磺酸盐的挤压成型用陶瓷组合物 时，在高温下挤压成型成为可能，从而挤压成型速度可以加快。根据本专利技术，提供一种陶瓷挤压成型体用组合物，其包括陶瓷材 料、水溶性纤维素醚、苯乙烯磺酸盐和水。组合物的陶瓷材料优选地选自堇青石陶瓷、碳化硅、钛酸钡、锆 钛酸铅和钛酸铝。水溶性纤维素醚优选地选自烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基 烷基纤维素。组合物优选包括100重量份的陶资材料、1-15重量份的水溶性纤 维素醚、1-15重量份的苯乙烯磺酸盐和10-50重量份的水。此外，还提供一种制备陶瓷挤压成型体的方法，包括捏合上述组 合物、挤压成型该组合物、干燥并烧结。 专利技术的有益效果使用本专利技术的组合物，挤压成型过程中使用的成型温度上限可以 提高，从而增加了单位时间内的生产能力。具体实施例方式本专利技术的组合物中使用的陶瓷材料包括氧化铝陶资、堇青石陶瓷、 碳化硅、氮化硅、金属硅、钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铝等。其中，堇 青石陶瓷、碳化硅、钛酸钡、锆钛酸铅和钛酸铝是优选的。水溶性纤维素醚优选为热致可逆胶凝性水溶性纤维素醚，例如烷 基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素。具体例子包括甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙 基乙基纤维素等。水溶性纤维素醚的粘度优选为100-300， OOOmPa . s，更优选为 40， 000-100， 000 mPa s，使用2wt。/。的水溶液在20。C时测定。对于甲基纤维素，优选的取代度为甲氧基的25-35wt%。对于羟乙基纤维素，优选的取代度为羟乙氧基的25-65wt%。对于羟丙基甲基纤维素，取代度分别为甲氧基的20-35wt%,羟 丙氧基的l-20wt%。对于羟乙基甲基纤维素，取代度分别为甲氧基的20-35wt%，羟 乙氧基的l-20wt%。对于羟乙基乙基纤维素，取代度分别为乙氧基的10-50wt%，羟 乙氧基的1-50wt%。此外，水溶性纤维素醚的加入量相对于IOO重量份的陶瓷材料优 选为1-15重量份，更优选为3-7重量份。在该范围内，在陶瓷成型后 干燥的成型体中无裂紋产生，在随后的烧结过程中烧尽的粘合剂的量 不会变大，在烧结过程中当收缩时不会产生裂紋。其次，苯乙烯磺酸盐包括对苯乙烯磺酸钾、对苯乙烯磺酸钠、邻 苯乙烯磺酸钾、邻苯乙烯磺酸钠、间苯乙烯磺酸钾和间苯乙烯磺酸钠。 其中，优选对苯乙烯磺酸钟，因为可以提高水溶性纤维素醚水溶液的 热凝温度。需要注意尽管并不限制制备对苯乙烯磺酸钾的方法，但是 通常的做法是通过溴乙苯磺酸的脱溴化氢反应来制备该化合物。苯乙烯磺酸盐的加入量基于100重量份的陶瓷材料优选为1-15 重量份，更优选为1-5重量份。水的加入量基于100重量份的陶乾材料优选为10-50重量份，更 优选为15-35重量份。除了上述成分，本专利技术的陶资组合物还可以进一步加入增塑剂和 有机造孔剂。增塑剂包括丙三醇或其衍生物、失水山梨醇脂肪酸酯及 聚丙烯和聚乙烯或聚丁二烯的共聚物和其衍生物。可以使用有机造孔 剂，其被加入以使陶瓷自重变轻或使其成为多孔体。造孔剂的加入量基于100重量份的陶瓷材料优选为0. 1-20重量份，更优选为1-10重 量份，在该范围内造孔效果可以达到所需程度。此外，可以进一步添加合成水溶性聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙 二醇、聚丙烯酰胺等，天然水溶性聚合物，例如瓜尔胶等，以及微生 物发酵多糖，例如文莱胶(welangum)等，现有技术中这些物质与水 溶性纤维素醚结合使用。根据本专利技术制备陶瓷挤压成型体的方法，首先干混陶瓷材料和水 溶性纤维素醚，然后向其中加入水和其它组分进行湿混。利用捏合机 捏合以该方式制得的陶瓷组合物以提供一种陶瓷挤压成型体或产品用 混合物(生坯或组合物)。在此情况下，混合物的温度优选为0-30匸， 更优选为15-25°C。随后，利用真空挤压机将混合物挤压为所需形状 获得成型体。成型体的温度优选为0-95'C，更优选为20-80t:。对得 到的成型体进行均匀干燥(利用微波等通过感应加热进行干燥)和非 均匀干燥(通过通风干燥)以确认是否产生裂紋。对于均匀干燥，将 挤压成型体切至约20-30mm的长度，得到的试样用IOOW的微波每加热 一分钟则翻转一次，重复该步骤6次，由此可以确认是否存在裂紋。 另一方面，对于非均匀干燥，将挤压成型体切至约20-30mm的长度， 在干燥器中(例如80'C)利用来自一个方向的热空气干燥所得到的试 样一个小时，随后确认是否存在裂紋。 实施例实施例用以具体说明本专利技术，其不应作为对专利技术的限制。 实施例1-20将表1和2中所示的除水以外的材料利用亨舍尔混合机混合3分 钟，向其中加入规定量的水，随后通过4x3/4英寸、小型的三辊滚轧 机(Inoue Manufacturing Co. ， Ltd.制造)五次，并通过水冷却的 方式使混合物的温度保持为15-25"C。使用螺旋直径为20mm的小型真 空挤压成型机，实现外径为20. 5mm、孔距(pitch)为2. 5mm、壁厚为 0. 5mm的蜂窝体的挤压成型，挤压压力为5-10MPa，优选7MPa，随后 在相应的挤压成型压力下测定成型体的温度。将成型体切至50mm的长度，随后，将得到的试件用IOOW的微波 每处理一分钟则翻转一次，重复该操作六次。然后，利用热空气(例 如80t:)干燥挤压成型体一个小时以确认本文档来自技高网...

【技术保护点】
陶瓷挤压成型体用组合物，其包括陶瓷材料、水溶性纤维素醚、苯乙烯磺酸盐和水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：新延信吾，早川和久，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]