陶瓷前体批料组合物和提高陶瓷前体批料挤出速度的方法技术

提供一种陶瓷前体批料组合物，它包括无机陶瓷形成成分、具有小于或等于约３００，０００ｇ／ｍｏｌ的分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂及水溶剂。陶瓷前体批料组合物具有小于约０．３２的粘合剂与水溶剂的比率。陶瓷前体批料组合物可用于增加组合物的挤出速度。还公开了一种用于提高陶瓷前体批料组合物挤出速度的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及陶瓷前体批料组合物，尤其涉及用于挤出蜂窝陶瓷的陶瓷前体批 料组合物。
技术介绍
疏水改性纤维聚合物例如甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)已在汽 车基板和柴油过滤器陶瓷前体批料组合物中用作粘合剂。这些聚合物在成型和干燥步骤 中供给批料必要的塑性和生坯强度以制备高质量的蜂窝制品。然而聚合物如MC和HPMC 在特征温度下会经受相分离和随后的胶化作用。在合适的温度下聚合物失去环绕甲氧 基侧基的水。这种水化的丢失暴露了甲氧基且使疏水缔合反应发生在邻近的链的甲氧 取代基之间。这导致相分离和最终建立一个长程网络凝胶。(Sarkar，N.，JAppl. Polym. Sci, 24，1073-1087 (1979)；甲基纤维素醚纤维素技术手册(Methocel Cellulose Ethers Technical Handbook),Dow Chemical Co. ；Li,L et al. ,Langmuir,18,7291-7298(2002))。 当粘合剂在陶瓷前体批料中经受这种热相变时，批料变硬且挤出压力显著增加，这在挤出 蜂窝结构中会产生严重缺损。聚合物如MC和HPMC的热转化行为会限制许多陶瓷生产线的挤出过程。例如，由 于对柴油制品的需求增加，在今后的1-2年内，生产中将需显著增加新柴油组分如钛酸铝 (AT)和改进的堇青石(AC)的挤出进给速度。然而，由于挤出机中的增加的剪切热，批料的 温度随着进给速度而增加。最终，由于批料趋近粘合剂的热转化温度，生产能力达到一个极 限。
技术实现思路
因此，根据增加进给速度的需要，期望具有一种允许更大挤出进给速度的陶瓷前 体批料组合物。这种陶瓷前体批料可能在更高温度下硬化而不需要牺牲最终产品的性能， 例如，但不限于，强度。本专利技术的一个方面涉及一种陶瓷前体批料组合物，它包括无机陶瓷形成成分、具 有小于或等于约300，000g/mol的分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂及一种水溶剂，其中 MC/W小于约0. 32，MC是基于100%无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百 分比，和W是基于100%无机陶瓷形成成分的水溶剂的重量百分比。在MC/W和硬化起始温 度之间具有一种反向线性关系。保持MC/W小于约0. 32，或甚至小于0. 22，允许本专利技术的组 合物具有增加的进给速度。在另一个方面，本专利技术包括一种增加陶瓷前体批料组合物的挤出速度的方法，该4方法包括提供无机陶瓷形成成分，向无机陶瓷形成成分中添加疏水改性纤维素醚粘合剂和 水的步骤，其中疏水改性纤维素醚粘合剂具有小于约300，000g/mol的分子量并且MC/W小 于约0. 32，其中MC是基于100%无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百分 比，和W是基于100%无机陶瓷形成成分的水的重量百分比。在又一个方面，本专利技术包括一种增加陶瓷前体批料组合物挤出速度的方法，该方 法包括提供初始陶瓷前体批料组合物，它含有无机陶瓷形成成分、具有大于约300，OOOg/ mol分子量的高分子量疏水改性纤维素醚粘合剂和水，用具有小于约300，000g/mol分子量 的低分子量疏水改性纤维素醚粘合剂取代高分子量粘合剂，和调整MC/W的比率至小于约 0. 32的步骤，其中MC是基于100%无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百 分比，和W是基于100%无机陶瓷形成成分的水的重量百分比。本专利技术另外的特征和优点将在以下详细说明中阐明，且在部分上根据该描述对所 属领域的技术人员来说是显而易见的或者可以通过如此处描述地实施本专利技术而认识到，其 包括如下的详细描述，权利要求，以及附图。容易理解前述的一般描述和如下的详细描述都呈现出本专利技术的实施例，和旨在提 供一个概况或构架以用于理解如其所声称的本专利技术实质和特征。包括附图以提供对本专利技术 的进一步理解，和并入及构成本说明的一部分。附图说明了本专利技术的多个实施例，与描述的 内容一起用于解释本专利技术的原理和操作。附图的简要说明图1是表示本专利技术一个实施方式的粘合剂分子量和硬化起始温度之间关系的图；图2是表示本专利技术另一个实施方式的MC/W和硬化起始温度之间关系的图；图3是表示本专利技术一个实施方式的不同批料组合物的MC/W和硬化起始温度之间 关系的图；图4是表示本专利技术一个实施方式的不同批料组合物的MC/W和硬化起始温度之间 关系的图；和图5是表示本专利技术AT批料的毛细温度扫描实施例的图。详细说明简要的说，本专利技术提供了一种具有更高硬化起始温度的陶瓷前体批料组合物，允 许更大挤出进给速度而不需要显著的增加压力。该组合物可包括无机陶瓷形成成分、分子 量小于或等于约300，000g/mol的疏水改性纤维素醚粘合剂和水溶剂，例如但不限于，水。 该陶瓷前体批料组合物可具有小于约0. 32的MC/W，其中MC是基于100%无机陶瓷形成成 分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百分比，和W是基于100%无机陶瓷形成成分的水的 重量百分比。还提供了一种提高陶瓷前体批料组合物挤出速度(进给速度)的方法，包括 使用本专利技术的陶瓷前体批料组合物。本专利技术的陶瓷前体批料组合物使用较低分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂和较 低MC/W比率以提供一种批料组合物，与现有技术中使用较高分子量的疏水改性纤维素醚 的陶瓷前体批料相比，本专利技术的组合物具有更高的硬化起始温度，挤出过程中更低的压力 和更大进给速度。已经发现MC/W比率与陶瓷前体批料组合物的硬化起始温度成反比例。此 外，还发现较低分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂更有效的水化，允许较低的MC/W比率， 其导致更高的硬化起始温度。因此，在组合物中可用其它参数都相同的低分子量粘合剂替代以获得更高的硬化起始温度。相反，现有技术尝试通过增加MC/W比率，而其可能导致较 差的生坯，或包括附加成分，解决较低硬化起始温度和较低进给速度的问题。本专利技术没有依 靠附加成分或增加溶剂量。依照本专利技术，本专利技术的陶瓷前体批料组合物包括无机陶瓷形成成分、分子量小于 或等于约300，000g/mol的疏水改性纤维素醚粘合剂和水溶剂。MC/W比率小于约0. 32，其 中MC是基于100%无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百分比，和W是基 于100%无机陶瓷形成成分的水溶剂的重量百分比。应当理解，作为添加物的粘合剂、溶剂 和其它添加剂相对于无机陶瓷形成成分的重量百分比通过如下公式计算粘合剂、翻或其它添加剂的重量_-xlOO无机陶瓷形雌如成孔剂的重量无机陶瓷形成成分可以是堇青石、莫来石、粘土、滑石、锆石、氧化锆、尖晶石、铝土 和它们的前体、硅石和它们的前体、硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸锂、长石、氧化钛、熔凝硅石、氮 化物、碳化物、硼化物、例如、碳化硅、氮化硅、碱石灰、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼硅酸钠钡或这 些的结合，以及其它。这些材料的结合可以是物理结合或化学结合，例如，分别是混合物或 复成物。在一个示例性实施方式中，无机陶瓷形成成分可以在烧结时得到钛酸铝陶瓷材 料。在另一个示例性实施方式中，无机陶瓷形成成分可以在烧结时得到堇青石、莫来石或它 们的混合物，这些混合物的一些例子是约2%至60%的莫来石和约30%至97%的堇青石， 余量为其它相，典型的最高至约10%，以重量计。一些用于形成特别适于实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷前体批料组合物，包括：　　无机陶瓷形成成分；　　具有小于或等于约３０００００ｇ／ｍｏｌ分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂；　　水溶剂；和　　其中ＭＣ／Ｗ小于约０．３２，ＭＣ是基于１００％无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百分比，和Ｗ是基于１００％无机陶瓷形成成分的水的重量百分比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-30 61/004,996一种陶瓷前体批料组合物，包括无机陶瓷形成成分；具有小于或等于约300000g/mol分子量的疏水改性纤维素醚粘合剂；水溶剂；和其中MC/W小于约0.32，MC是基于100％无机陶瓷形成成分的疏水改性纤维素醚粘合剂的重量百分比，和W是基于100％无机陶瓷形成成分的水的重量百分比。2.根据权利要求1所述的陶瓷浆料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂具有分子量 从约 50，000g/mol 到约 300，000g/mol。3.根据权利要求1所述的陶瓷浆料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂具有分子量 从约 100，000g/mol 到约 200，000g/mol。4.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂具有分 子量约为200，000g/mol5.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂具有分 子量约为100，000g/mol6.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中水溶剂是水。7.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中MC/W小于约0.22。8.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂包括甲 基纤维素，乙基羟乙基纤维素，羟丁基甲基纤维素，羟甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟乙 基甲基纤维素，羟丁基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羟基甲基纤维素钠，和它们的 混合物。9.根据权利要求1所述的陶瓷坯料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂包括至少两 种具有不同分子量的疏水改性纤维素醚。10.根据权利要求1所述的陶瓷坯料组合物，其中疏水改性纤维素醚粘合剂包括至少 两种具有不同分子量的疏水改性纤维素醚，和其中至少两种疏水改性纤维素醚具有不同的 疏水基，不同浓度的相同疏水基或两者都有。11.根据权利要求1所述的陶瓷前体批料组合物，其中陶瓷前体批料组合物包括钛酸 铝形成成分。12.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：ME德罗莎，LM吴，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]