钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆薄膜的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 在片式汽车氧传感器中的钇稳定氧化锆(YSZ)信号层、中间层、加热层的成型以及 堆叠式SOFC电解质基片的成型多使用流延的方式成型，在膜片成型后按照片式元件制备的 传统工艺经层压、切割、烧结的方式形成陶瓷基体。在流延的工序中多使用有机溶剂配制具 有一定粘度、固含量、流动性的浆料，一般通过薄膜流延或者钢带流延的方式进行膜片生 产。这种方法的优点在于制备的膜片具有较大的抗拉伸强度、膜片的表面光滑、易于干燥、 流延工艺参数控制较为简单。然而，由于使用大量易挥发、易燃易爆的有机溶剂，在生产过 程中会产生影响环境及人员身心健康的污染气体的问题，且有机溶剂成本高，具有较为严 重的火灾、爆炸隐患，有机溶剂的存放安全等级规格高，需要极其苛刻的管理规程，这些都 体现了有机溶剂型流延浆料的缺点。
【发明内容】
[0003] 基于此，有必要提供一种较为环保的钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧 化锆薄膜的制备方法。
[0004] -种钇稳定氧化锆浆料，按照重量百分比计，包括以下组分： 钇稳定氧化锆粉体 50%~85%; 水 10% ~40%; 粉体改性剂 0.1%~0.5%;
[0005] 成膜剂 0.1 %~(15%; 消泡剂 0.2%~1 %; 分散剂 0.5%~丨.5%; 增稠剂 0.1%~0.3%;
[0006]中和剤 0.1%~0.6%;及 粘合剂 3%~10%;
[0007]其中，所述粉体改性剂为锆类偶联剂、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂中的一至少一 种;所述成膜剂为醇醚类成膜剂;所述粘合剂选自水性丙烯酸乳液及水性聚乙烯醇中的至 少一种。
[0008] 在其中一个实施例中，所述消泡剂为有机硅消泡剂或无硅消泡剂。
[0009] 在其中一个实施例中，所述分散剂为聚丙烯酸类分散剂。
[0010]在其中一个实施例中，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
[0011] 在其中一个实施例中，所述中和剂选自氨水及乙醇胺中的至少一种。
[0012] 在其中一个实施例中，所述钇稳定氧化锆粉体的粒度D50为0. Ιμπι~0.4μπι。
[0013]在其中一个实施例中，所述成膜剂选自醇酯-12、二乙二醇单乙醚及二丙二醇甲醚 中的至少一种。
[0014] 上述任一项所述的纪稳定氧化错衆料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 将所述钇稳定氧化锆粉体、水、粉体改性剂、成膜剂、消泡剂、分散剂及增稠剂混合 后球磨12小时~24小时得到预混料;及
[0016] 将所述中和剂和粘合剂加入所述预混料中继续球磨12小时~24小时得到纪稳定 氧化锆浆料。
[0017] -种钇稳定氧化锆薄膜的制备方法，将上述任一项所述的钇稳定氧化锆浆料流延 成型。
[0018] 在其中一个实施例中，所述流延成型采用PET薄膜流延或者钢带流延，所述流延成 型的流延厚度为50μηι~200μηι。
[0019] 上述钇稳定氧化锆浆料，以水作为溶剂，不使用有机溶剂，解决了环境污染、人员 身心健康毒害、消除有机溶剂火灾、爆炸隐患以及难于存放的问题，大大降低了生产成本和 管理成本。同时，上述钇稳定氧化锆浆料的固含量为50~85%，浆料粘度为100~600cps，固 含量较高，粘度较低，适合进行厚度为50μι~200μπι的厚膜的制备，由于流延的厚度增加，大 大减少了制备过程中需要层叠的数量，简化了制备工艺。
【具体实施方式】
[0020] 下面主要结合具体实施例对钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆薄膜 的制备方法作进一步详细的说明。
[0021] -实施方式的钇稳定氧化锆浆料，按照重量百分比计，包括以下组分： 钇稳定氧化锆粉体 50%~85%; 水 10% ~40%; 粉体改性剂 α:ι%~〇,5%:; 成膜剂 0.1 %~0.5%;
[0022] 消泡剂 ~1%; 分散剂 0.5%~1.5%; 增稠剂 中和剂 0.1 %~0.6%;及 粘合剂 3%~10%;
[0023]其中，粉体改性剂为锆类偶联剂、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂中的一至少一种;成 膜剂为醇醚类成膜剂;粘合剂为水性丙烯酸乳液。
[0024]优选的，纪稳定氧化错粉体的粒度D50为0. ΙμL?~0.4μηι。进一步优选的，纪稳定氧 化错粉体的最大粒度不超过3μηι。
[0025]优选的，水为超纯水，级别不低于二级，具体的，水的指标符合GB6682-2008中有关 规定。
[0026] 粉体改性剂的主要目的是增强钇稳定氧化锆粉体在水中的分散性能，粉体改性剂 为锆类偶联剂、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂中的一至少一种。优选的，粉体改性剂选自含铝 酸锆的低分子无机聚合物偶联剂、带乙烯基和甲氧基的硅烷偶联剂、单烷氧基型的钛酸酯 偶联剂中的至少一种，更具体的，粉体改性剂选自选自南京品宁的DL-411-Α、嘉世泰化工的 L-I，嘉世泰化工L-1A，嘉世泰化工L-IH及澳达化工的AD666中的至少一种。
[0027] 成膜剂的目的是增强钇稳定氧化锆浆料的成膜能力，方便流延成型。优选的，成膜 剂为醇醚类成膜剂，更优选的，成膜剂选自醇酯-12、二乙二醇单乙醚及二丙二醇甲醚中的 至少一种。具体的，成膜剂可以为锦山化工的JS-PPh。
[0028] 消泡剂选自有机硅消泡剂和无硅消泡剂中的至少一种。优选的，有机硅消泡剂选 自大田化学的ΑΤ-910、大田化学的ΑΤ-670、德丰DF-853及德丰DF-8531中的至少一种。无硅 消泡剂选自迪高Foamex Κ3及迪高Foamex830中的至少一种。
[0029] 优选的，分散剂为聚丙烯酸类分散剂。进一步优选的，选自大东化学的840、迪高分 散剂610、迪高分散剂610S、迪高分散剂700、迪高分散剂710、迪高分散剂740W、BYK-011、 BYK-012、BYK-014、BYK-016、BYK-017、BYK-018、BYK-019、BYK-020、BYK-021、BYK-022、BYK- 023、BYK-024、BYK-025、BYK-028、，德谦分散剂903、德谦分散剂904、德谦分散剂904S、德谦 分散剂912、德谦分散剂923、德谦分散剂926、德谦分散剂929、德谦分散剂931、德谦分散剂 983、德谦分散剂9100、德谦分散剂657、德谦分散剂9086、德谦分散剂9250、德谦分散剂9300 及德谦分散剂9850中的至少一种。
[0030] 优选的，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。进一步优选的，增稠剂为缔合型聚氨酯增稠 剂、水改性碱溶性乳液型增稠剂及聚氨酯缔合增稠剂中的至少一种。
[0031] 优选的，中和剂选自氨水及乙醇胺中的至少一种。进一步的，氨水的质量浓度为 25%~28%，其中氨水的质量浓度指的是NH 3的质量浓度。
[0032] 优选的，粘合剂选自水性丙烯酸乳液及水性聚乙烯醇中的至少一种。进一步优选 的，水性丙烯酸乳液的固含量为30 %~44 %。具体的，粘合剂选自源泽RX-20，源泽RM-4081， 玛格森105及玛格森DB21中的至少一种。
[0033] 优选的，钇稳定氧化锆浆料呈弱碱性，pH值为7.1~8。
[0034]优选的，钇稳定氧化锆浆料的固含量为50~85%，浆料为100~600cps，密度为1.5 ~4.5g/cm3。
[0035]上述钇稳定氧化锆浆料，以水作为溶剂，不使用有机溶剂，解决了环境污染、人员 身心健康毒害、消除有机溶剂火灾、爆炸隐患以及难于存放的问题，大大降低了生产成本和 管理成本。同时，上述钇稳定氧化锆浆料的固含量为50~85%，浆料粘度为100~600cps，固 含量较高，粘度较低，适合进行厚度为50μηι~200μηι的厚膜的制备。由于使用水作为溶剂，可 以很好的降低浆料成本，相对于有机溶剂，成本降低15%以上，并且可以降低后续工艺的环 境要求，如可以降低生产环境的温湿度要求，降低生产车间的安全等级等。
[0036] 上述钇稳定氧化锆浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤S110、将钇稳定氧化锆