本发明专利技术提供了一种水溶性粘结剂和陶瓷成型组合物，所述粘结剂包含具有28-30wt％的甲氧基取代度和5-7wt％的羟丙基取代度的水溶性羟丙基甲基纤维素，所述粘结剂具有至少30wt％的脱水收缩值和至少0.5kgf的粘土热胶凝强度。所述的陶瓷成型组合物包含陶瓷材料和水溶性粘结剂，其在干燥时具有改善的形状保持性，并且可有效地成型为陶瓷部件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水溶性粘结剂，其具有出色的粘接性能并适用于陶瓷成型 (molding)，以及一种包含此粘结剂的陶瓷成型组合物。
技术介绍
水溶性粘结剂由于其水溶性的优点，在陶瓷组合物的成型中是有用的。然而成型过程包括陶瓷组合物的热干燥步骤，所述陶瓷组合物通过水溶液形式的水溶性粘结剂所施加的粘接力松散地粘结在一起，热干燥步骤仅用于蒸发水分以增加结合强度从而形成稳定的结合。不同于那些在有机溶剂中的粘结剂(其使得在干燥步骤过程中需要回收所述有机溶剂以减小对环境的任何有害影响)，该水溶性粘结剂免除了这些不便的操作。典型的水溶性粘结剂包括淀粉、聚丙烯酸水溶液、聚环氧乙烷、烷基纤维素、羟烷基纤维素、羟烷基烷基纤维素等。其中，烷基纤维素与具有在加热时其水溶液的表观粘度减小的缺点，以至于与在干燥过程中粘结形状可损坏或改变的其它水溶性粘结剂形成鲜明的对比，因为烷基纤维素由于在加热时其水溶液变成凝胶，而可保持粘结形状。因此干燥在凝胶粘结状态中进行。此粘结可保证成型的形状。由于这个原因，烷基纤维素用于陶瓷成型中，例如用作在干燥期间具有形状维持能力的粘结剂。JP-A 2002-037923公开了一种包含纤维素醚的粘结剂，通过增加特定的基团取代提高了其脱水收缩值(syneresis value) 0此粘结剂具有足以改善陶瓷组合物的干燥和形状保持性的性能。JP-A2002-047069描述了一种用于从导电性陶瓷组合物制备蜂窝结构的方法，使用了水的脱水收缩值至少为40wt%的羟丙基甲基纤维素。由于在干燥期间的收缩应变，此方法保证了有效的干燥并抑制开裂。但是，当希望制备具有较薄的壁或较高孔(porogen)含量的蜂窝状部件时，使用 JP-A 2002-047069方法是有问题的。虽然由于高脱水收缩性而可有效地干燥，但在干燥 (或收缩)过程中的形状保持还是不足。在干燥过程中，可发生变形或开裂。特别对于导电性陶瓷组合物，这种现象变得突出。因此，希望具有一种水溶性粘结剂，其因干燥过程中的热凝胶作用而具有好的快速干燥外形(profile)和形状保持性，并且可以以低成本(包括原料成本)制备此粘结剂。引用清单专利文献1 JP-A 2002-037923专利文献2 JP-A 2002-047069 (US 6878337，EP 1316538)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于陶瓷成型的水溶性粘结剂，其在干燥以及干燥期间的形状保持性方面是优异的，并且具有足以改善成型操作的粘结能力。另一目的是提供一种包含此粘结剂的陶瓷成型组合物。专利技术人发现，当主要包含特定的水溶性羟丙基甲基纤维素的粘结剂与水溶性陶瓷材料混合以形成陶瓷成型组合物时，可由此很快形成均勻的陶瓷结构，而不依赖于水溶性陶瓷材料的特性并且不会例如在干燥过程中变形和开裂。在一方面，本专利技术提供了一种用于陶瓷成型的水溶性粘结剂，其包含具有观-30衬％的甲氧基取代度(substitution)和5-7wt%的羟丙基取代度的水溶性羟丙基甲基纤维素，其中水溶液形式的粘结剂具有至少30wt%的脱水收缩值以及至少0. 5kgf的粘土热胶凝强度。优选地，水溶性羟丙基甲基纤维素形成2wt%的水溶液，其在20°C下具有至少 10，OOOmPa-S的粘度，该粘度根据JIS K-2283-1993通过WAelohde粘度计测定。在另一方面，本专利技术提供了一种陶瓷成型组合物，其包含前文限定的水溶性粘结剂、陶瓷材料，以及任选地至少一种选自铜、镍、铁、铬、铝、金属硅、镧系金属、碱土金属，以及其合金中的无机材料。本专利技术的有益效果本专利技术的水溶性粘结剂有利地用于陶瓷成型中。由包括此粘结剂的陶瓷成型组合物，可制备出在干燥过程中具有形状保持性优点的陶瓷部件。具体实施例方式用于陶瓷成型的水溶性粘结剂包含羟丙基甲基纤维素，其具有的甲氧基取代度和5-7wt%的羟丙基取代度。此纤维素表现出高脱水收缩值和高粘土热胶凝强度并且构成有效的粘结剂。取代度可根据在J. G. Gobler，E. P. Samsel and G. H. Beaber, Talanta，9，474(1962)中描述的 kisel-GC 法确定。水溶性羟丙基甲基纤维素应具有至少30wt%的脱水收缩值，优选为30-50wt%， 更优选为32-45wt %。如果脱水收缩值小于30wt %，则凝胶趋向于将更多的水俘获于其中， 导致低的热干燥速率。如这里所使用的，术语“脱水收缩”指的是因凝胶收缩而水从凝胶中分离，纤维素的“脱水收缩值”指的是从纤维素凝胶中排出的水和水蒸气的总重量除以凝胶总重量的百分数。具体地，将30g在20°C下保存的2. 5wt %的水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液放入30ml 的烧杯中，并且在家用微波炉(最高600W)中以低功率(大约180W)加热3分钟以形成凝胶。将凝胶称重，然后转移到陪替式培养皿(Petri dish)中并在微波炉中在相同的条件下加热4分钟。这时候，测量从凝胶中分离出的水和水蒸气的总重量。水溶性羟丙基甲基纤维素应具有至少0. 5kgf的粘土热胶凝强度，优选为0. 5到 2. Okgf，更优选为0. 7到1. ^gf。如果胶凝强度低于0. ^gf,则在干燥过程中发生变形或开裂，导致低产率。如这里所使用的，术语“粘土热胶凝强度”指的是使探针刺入粘土试样所需的载荷。可通过如下方式获得试样按照下文描述的那样制备粘土，在20°C下将粘土放入50ml 的烧杯中，并在90°C下在热水浴中加热2小时。使用流变仪(Rheotech K. K)，对施加于具有3mm直径的探针使之以5mm/min的速率刺入试样到20mm深度的载荷进行测定。通过如下方式制得(捏合的)粘土 组合80重量份的平均颗粒尺寸为33 μ m的碳化硅、20重量份的平均颗粒尺寸为5 μ m的金属硅、8重量份的水溶性羟丙基甲基纤维素、26 重量份的水、和2. 5重量份的30wt%的月桂酸钾水溶液，并捏合所述成分。水溶性羟丙基甲基纤维素的溶液应优选地具有合适的粘度，这是由于其在陶瓷成型中用作粘结剂。溶液的粘度可通过调整粘结剂的浓度而得到控制。由于从经济方面看优选的是能够以相对低的浓度赋予所需粘度的粘结剂，因此羟丙基甲基纤维素应优选地形成水溶液，该水溶液在20°C下具有至少10，OOOmPa-s，更优选至少20，OOOmPa-S的粘度，该粘度根据JIS K-2283-1993使用WAelohde粘度计测定。纤维素醚一般通过以天然纤维素开始来制备。已知的纤维素具有约1，500，000 的最大分子量。所期望的是，由这种纤维素制备的纤维素醚具有如根据上述方法测定的约 400, OOOmPa-s的最大粘度。制备水溶性羟丙基甲基纤维素的方法并不特别受限。例如，可通过以如下方式作为白色固体粉末获得具有特定取代度和粘度的纤维素醚使碱液与高纯精纸浆接触以形成碱性纤维素，使用醚化剂实施醚化反应，使用热水洗涤，干燥，并研磨。通过优化其粘度和取代度可获得所需的纤维素醚。前者可通过选择起始材料、纸浆的聚合度得到控制，后者可通过调整碱溶液和醚化剂的量得到控制。这里还设想了一种陶瓷成型组合物，其包含含有前文所限定的水溶性羟丙基甲基纤维素的水溶性粘结剂和陶瓷材料。从形状保持性、可成型性和成本方面优选的是，基于陶瓷材料和下本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于陶瓷成型的水溶性粘结剂，其包含具有２８－３０ｗｔ％的甲氧基取代度和５－７ｗｔ％的羟丙基取代度的水溶性羟丙基甲基纤维素，其中水溶液形式的该粘结剂具有至少３０ｗｔ％的脱水收缩值和至少０．５ｋｇｆ的粘土热胶凝强度。
【技术特征摘要】
2010.01.14 JP 2010-0054241.一种用于陶瓷成型的水溶性粘结剂，其包含具有的甲氧基取代度和 5-7wt%的羟丙基取代度的水溶性羟丙基甲基纤维素，其中水溶液形式的该粘结剂具有至少30wt%的脱水收缩值和至少0. 5kgf的粘土热胶凝强度。2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中水溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：新延信吾，
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
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