一种电子陶瓷专用分散剂的制备工艺的制作方法

文档序号:12812196阅读:639来源:国知局

本发明属于化工技术领域,具体为一种特种陶瓷生产过程中所需的分散剂的制备工艺。



背景技术:

特种陶瓷是在陶瓷坯料中加入了特别的无机材料配方,烧结成型后具备高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等等各种特殊功能的一类新型陶瓷材料,由于其具备一种或几种特殊性能,作为工程结构材料和功能材料被广泛应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面,氧化锆陶瓷就是其中的一种。

电子陶瓷是特种陶瓷的一种,是指在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷。电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷,在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。

随着陶瓷的应用对特殊陶瓷的要求越来越高,陶瓷的生产工艺流程也被提出了更高的要求,要想获得高密度、结构均匀的良好坯体,关键在于陶瓷料浆具有良好的流动性,而想要获得高固含量、具有良好流动性和稳定性的关键和保障就是选择合适的分散剂,分散剂在陶瓷的制备过程中起到了至关重要的作用,对陶瓷特别是特种陶瓷的质量起到了无可替代的促进作用。

现有的陶瓷分散剂多为碳酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠等无机盐类和有机小分子分散剂,其稳定性和减水助磨效果都不够理想,在应对特种陶瓷的高要求时更是难以满足需求,因此需要探讨新的分散剂来应对工业生产的需求。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种电子陶瓷专用分散剂的制备工艺,以解决上述问题。

为实现上述目的,本发明提出的技术方案为:

一种电子陶瓷专用分散剂的制备工艺,其采用原料包括聚醚大单体、不饱和羧酸、阻聚剂、丙烯酰胺、链转移剂、引发剂、缓凝剂和ph调节剂。

基于上述原料的工艺流程,具体为:

①将聚醚大单体和适量去离子水加入四口烧瓶中,打开机械搅拌并加热使聚醚大单体全部溶解,将引发剂加入到烧瓶中,搅拌均匀,制成混合物i,并升温至50~100℃以备用;

②将不饱和羧酸、丙烯酰胺、链转移剂和适量去离子水混合成溶液,作为混合物ii;

③通过恒压漏斗将混合物ii滴加到烧瓶中的混合物i进行反应,滴加结束后继续保温2~6h小时至反应完全,然后加入阻聚剂,搅拌均匀冷却;

④待温度冷却至室温后,加入适量去离子水、ph调节剂调节溶液中固态含量和ph,得到聚羧酸型高分子分散剂母液,母液中固态含量大于40%,ph调节为6~8;

⑤向母液中加入缓凝剂来进行改性,即得到产品电子陶瓷专用分散剂。

在上述流程中,不饱和羧酸用量为聚醚大单体质量的15~50%,阻聚剂用量为聚醚大单体质量的0.01~5%,丙烯酰胺用量为巨魔大单体质量的1~5%,链转移剂用量为聚醚大单体的1~5%,引发剂用量为聚醚大单体的1~5%,缓凝剂用量为分散剂母液质量的0.1~0.5%。

在本发明中,所述聚醚大单体为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。

在本发明中,所述不饱和羧酸为衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯二酸、顺丁烯二酸酐中的一种或几种的混合物。

在本发明中,所述阻聚剂为多元酚类,具体为甲基对苯二酚、双酚a、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚中的一种或几种的混合物。

在本发明中,所述链转移剂为2-巯基乙醇、巯基乙酸,巯基丙酸、异丙醇中的一种或几种的混合物。

在本发明中,所述引发剂为硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰中一种或几种和l-抗坏血酸混合而成。

在本发明中,所述缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸、水杨酸的盐、糖衍生物中的一种或几种的混合物。

在本发明中,所述ph调节剂为乙醇铵、二乙醇铵、三乙醇铵、氨水等不含金属离子的碱性物质中的一种或几种的混合物。

在本发明中,由于聚羧酸型高分子分散剂母液分子结构呈梳状,支链多且长,分子吸附在料浆颗粒表面,侧链伸入液相,因其侧链较长,吸附层相互重叠,形成庞大的立体吸附结构,有效防止料浆颗粒聚集,从而使料浆颗粒之间具有显著的空间位阻效应,同时,侧链上还带有的亲水性活性基团(如-oh、-o-、-coo-等)以氢键的形式缔合,在料浆颗粒表面形成一层稳定、具有一定机械强度的亲水性立体保护膜,该膜使料浆颗粒湿润,并易于滑动,既具有分散性又提供了料浆粒子的分散稳定性。

对于这种分散剂,适当的聚合物分子量是控制分散剂分散效果的关键,分子量过高或过低对分散性能影响较大,而链转移剂、引发剂的用量可显著调节分子量和特征粘度;制备过程的反应温度也对聚合物分子量有较大的影响,温度过高,反应过于剧烈,容易形成分子量过大的聚合物,温度过低则反应缓慢,容易形成分子量较小的聚合物。

与现有技术相比,本发明的制备过程中只有对母液改性环节引入了少量的金属离子外,合成过程无金属离子,避免了使用naoh来调节ph带来的大量钠离子对电子陶瓷的特性危害,通过本发明的制备工艺生产出的分散剂具有导电率低、降粘率高的特点,适应于对导电性能要求较高的电气材料、电子陶瓷原件等,也可用于一水软铝石、超细氢氧化铝、陶瓷等,具备的优点有:添加量少,无泡沫,低粘度下可获得高固相,减水率高;具有很好的稳定性,防沉降效果明显,分散能力突出;对最终产品介电性能影响小;在研磨过程中添加可提高料浆的悬浮稳定性,改善研磨介质的粉磨作用;与大多数脱模剂配伍性好,不与模具发生反应,脱模性好。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施案例1:

称取烯丙基聚氧乙烯醚100g加入四口烧瓶中,添加去离子水搅拌,使其全部溶解,加入过硫酸钠5g,搅拌均匀,制成混合物i,并升温到50~100℃以备用;将丙烯酸40g、丙烯酰胺4g、巯基丙酸5g加入去离子水中搅拌混合溶解,作为混合物ii;再将混合物ii滴加到混合物i中进行反应,滴加结束后继续保持5h,加入对苯二酚3g,搅拌均匀冷却,冷却至室温,加入去离子水、氨水调节溶液中的固态含量和ph,得到聚羧酸型高分子分散剂母液250~300g,母液中固态含量大于40%,ph调节为7;向母液中加入水杨酸钠1g进行改性,即可得到产品分散剂。

按照电子陶瓷分散剂的常规方法进行测试,将分散剂加入陶瓷坯料中后,记录料浆在注满的涂-4杯中流完所需的流动时间。本次测试选用坯料为常用电子陶瓷配方土,分散剂的添加量为陶瓷坯料重量的0.2%,混合均匀,得到料浆含水量为30%,初始料浆流动时间为31s,放置半个小时后料浆流动时间为64s。

实施案例2:

称取烯丙基聚氧乙烯醚50g和甲基烯丙基聚氧乙烯醚50g加入四口烧瓶中,添加去离子水搅拌,使其全部溶解,加入过硫酸钾4g,搅拌均匀,制成混合物i,并升温到50~100℃以备用;将甲基丙烯酸20g、丙烯酰胺5g、丁烯二酸15g、异丙醇3g加入去离子水中搅拌混合溶解,作为混合物ii;再将混合物ii滴加到混合物i中进行反应,滴加结束后继续保持5h,加入双酚a3g,搅拌均匀冷却,冷却至室温,加入去离子水、乙醇铵调节溶液中的固态含量和ph,得到聚羧酸型高分子分散剂母液250~300g,母液中固态含量大于40%,ph调节为7;向母液中加入柠檬酸钠1.2g进行改性,即可得到产品分散剂。

按照电子陶瓷分散剂的常规方法进行测试,将分散剂加入陶瓷坯料中后,记录料浆在注满的涂-4杯中流完所需的流动时间。本次测试选用坯料为常用电子陶瓷配方土,分散剂的添加量为陶瓷坯料重量的0.2%,混合均匀,得到料浆含水量为30%,初始料浆流动时间为30s,放置半个小时后料浆流动时间为59s。

实施案例3:

称取异戊烯基聚氧乙烯醚100g加入四口烧瓶中,添加去离子水搅拌,使其全部溶解,加入过硫酸铵5g,搅拌均匀,制成混合物i,并升温到50~100℃以备用;将衣康酸30g、丙烯酰胺3g、丙烯酸20g、巯基乙酸4g加入去离子水中搅拌混合溶解,作为混合物ii;再将混合物ii滴加到混合物i中进行反应,滴加结束后继续保持5h,加入甲基对苯二酚4g,搅拌均匀冷却,冷却至室温,加入去离子水、氨水调节溶液中的固态含量和ph,得到聚羧酸型高分子分散剂母液250~300g,母液中固态含量大于40%,ph调节为7;向母液中加入葡萄糖酸钠1g进行改性,即可得到产品分散剂。

按照电子陶瓷分散剂的常规方法进行测试,将分散剂加入陶瓷坯料中后,记录料浆在注满的涂-4杯中流完所需的流动时间。本次测试选用坯料为常用电子陶瓷配方土,分散剂的添加量为陶瓷坯料重量的0.2%,混合均匀,得到料浆含水量为30%,初始料浆流动时间为31s,放置半个小时后料浆流动时间为58s。

综上,本发明的制备工艺生产出的分散剂添加量少,仅为料浆的0.2%左右,无泡沫,低粘度下可获得高固相,减水率高,具有很好的稳定性,防沉降效果明显,分散能力突出,效果显著。

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