专利名称：一种新型陶瓷注射料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于陶瓷注射成型技术领域，涉及到一种新型陶瓷注射料。
背景技术：
陶瓷注射成型技术是一种快速成型技术，其特点是适于制备形状复杂、尺寸精度要求高的零件，能够实现自动化连续生产。该技术的生产过程包括如下几个主要步骤混料、注射、脱脂和烧结。其中，混料一步可以简单描述为将陶瓷粉末和粘结剂在一定仪器和操作条件下混合均匀得到满足后续加工性能的陶瓷注射料。能否采用快速高效的工艺进行脱脂、并且陶瓷注射零件是否会在脱脂过程中产生任何缺陷是考核陶瓷注射料性能的重要因素。
发明内容
本发明的目的是提出一种新型陶瓷注射料，该注射料利用陶瓷粉末与粘结剂制备，由该陶瓷注射料制备的陶瓷注射零件采用水脱脂工艺进行脱脂，填补了陶瓷注射成型技术领域中的一项空白。
本发明的另一个目的是提出新型陶瓷注射料的一种应用。
本发明提出了一种新型陶瓷注射料，其特征在于，所述陶瓷注射料利用陶瓷粉末和粘结剂混合制备，原料的组成和含量为，按照质量计算，总量为1000份陶瓷粉末800-900份，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇进行高温缩聚反应得到的聚酯30-100份，非水溶性聚合物30-100份，表面活性剂5-20份，增塑剂10-30份，润滑剂10-40份；具体制备步骤如下首先，将所述陶瓷粉末与上述粘结剂中的表面活性剂在高速搅拌器中充分混合均匀；然后，将处理得到的陶瓷粉末与上述粘结剂中的其它组分在混炼器或螺杆挤出机中混合均匀，操作温度为160℃-180℃，最终得到本发明所述的陶瓷注射料。
本发明所述的陶瓷粉末为氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化硅。所述聚乙二醇的聚合度范围是200-2000；所述非水溶性聚合物采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种；所述增塑剂采用甘油、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种；所述润滑剂采用石蜡、聚乙烯蜡、N，N-乙撑双硬脂酰胺或植物油中的一种；所述表面活性剂采用铝酸酯、硅烷、钛酸酯或硬脂酸中的一种。
本发明所述的陶瓷注射料在制备陶瓷制品中的应用，即利用本发明所述的陶瓷注射料进行陶瓷注射成型，得到所需的陶瓷注射零件，然后采用水脱脂工艺对陶瓷注射零件进行脱脂，再经过热脱脂和烧结，得到陶瓷制品。
利用本发明中的陶瓷注射料制备的陶瓷注射零件采用环境友好的水脱脂工艺进行脱脂，脱脂速度快，并且在脱脂过程中注射样品不会产生裂缝、鼓泡、胀裂等缺陷。
具体实施例方式
下面来具体说明本发明的具体实施方式
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在下文中，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇进行高温缩聚反应得到的聚酯用SIPM-PEG表示，SIPM代表间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，PEG代表聚乙二醇。
本发明中用到的原料，除粘结剂中SIPM-PEG以外的其它组分，都可以购买到工业品。
粘结剂中的SIPM-PEG可由SIPM与PEG经过现有技术中的高温缩聚反应得到。所说的PEG的聚合度范围是200-2000。这种高温缩聚反应可分两步加料和三步反应第一步，将摩尔比为1∶2的SIPM与PEG以及催化剂钛酸四丁酯加入反应器中，钛酸四丁酯的加入量为反应物总质量的0.2％-2％，反应温度为180℃-210℃，在氮气保护下反应2-3小时，副产物甲醇的收集量为完全反应理论值的80％-90％；第二步，补加SIPM使反应物SIPM与PEG总的原料摩尔比(SIPM∶PEG)为1∶1，并补加催化剂钛酸四丁酯，加入量与第一步相同，同时加入抗氧剂1010或亚磷酸三苯酯，加入量为反应物总质量的0.5-1％，升温至220-230℃，反应至甲醇的收集量达到完全反应理论值的80％；第三步，抽真空至产物爬杆，得到具有良好水溶性和热稳定性的聚合物SIPM-PEG。
根据多年研究发现，陶瓷注射料的原料的配比关系严格控制在下述范围内，才可获得注射料的良好流动性，并有效防止在脱脂过程中注射样品不会产生裂缝、鼓泡、胀裂等缺陷。
原料的组成和含量为，按照质量计算，总量为1000份陶瓷粉末800-900份，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇进行高温缩聚反应得到的聚酯30-100份，非水溶性聚合物30-100份，表面活性剂5-20份，增塑剂10-30份，润滑剂10-40份。
本发明所述的陶瓷注射料可以采用如下方法制备首先，将陶瓷粉末与粘结剂中的表面活性剂在高速搅拌器中充分混合均匀；然后，将处理得到的陶瓷粉末与粘结剂中的其它组分在混炼器或螺杆挤出机中混合均匀，操作温度为160℃-180℃，最终得到本发明所述的陶瓷注射料。
表1为制备本发明所述的陶瓷注射料的原料的组成和含量，即原料的配比关系。
表1原料的组成和含量(说明按质量计算，总量为1000份。) 采用上述表1中编号1-8的配比制得的陶瓷注射料制备的陶瓷注射零件(直径10mm，厚度2mm圆片)，在40℃水溶脱脂8小时，水溶性组分脱除量均为85％以上。与现有技术相比，利用本发明中的陶瓷注射料制备的陶瓷注射零件水脱脂速率高，并且在脱脂过程中不会产生任何裂缝、鼓泡和胀裂等缺陷。
表2中列举了本发明原料配比的两个对比例，来说明本发明的技术效果。表3给出了按实例1-8及对比例1的原料配比制得的陶瓷注射料在混合器中混合时的扭矩。
表2对比例的原料的组成和含量(说明按质量计算，总量为1000份。)
表3按实例1-8及对比例1的原料配比制得的陶瓷注射料在混合器中混合时的扭矩
从表3可以看到，按照实例编号1-8的配比制备的注射料在混合过程中的扭矩值均小于10，说明注射料具有良好的流动性，而按照上述对比例1的配比制备的陶瓷注射料流动性差，扭矩值为20，不能满足注射成型的工艺要求，并且脱脂速率慢，在50℃的水中脱脂12小时，水溶性组分的脱除量仅为50％。
按照上述对比例2的配比制备的陶瓷注射料在脱脂过程中产生裂缝，破坏了陶瓷注射制品的完整形状，无法满足陶瓷注射成型的工艺要求。
本发明所述的陶瓷注射料在制备陶瓷制品中的应用，即利用本发明所述的陶瓷注射料进行陶瓷注射成型，得到所需的陶瓷注射零件，然后采用水脱脂工艺对陶瓷注射零件进行脱脂，再经过热脱脂和烧结，得到陶瓷制品。
权利要求
1.一种新型陶瓷注射料，其特征在于，所述陶瓷注射料利用陶瓷粉末和粘结剂混合制备，原料的组成和含量为，按照质量计算，总量为1000份陶瓷粉末 800-900份，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇进行高温缩聚反应得到的聚酯30-100份，非水溶性聚合物30-100份，表面活性剂5-20份，增塑剂10-30份，润滑剂10-40份；具体制备步骤如下首先，将所述陶瓷粉末与上述粘结剂中的表面活性剂在高速搅拌器中充分混合均匀；然后，将处理得到的陶瓷粉末与上述粘结剂中的其它组分在混炼器或螺杆挤出机中混合均匀，操作温度为160℃-180℃，最终得到本发明所述的陶瓷注射料。
2.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述的陶瓷粉末为氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述聚乙二醇的聚合度范围是200-2000。
4.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述非水溶性聚合物采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述增塑剂采用甘油、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述润滑剂采用石蜡、聚乙烯蜡、N，N-乙撑双硬脂酰胺或植物油中的一种。
7.根据权利要求1所述的陶瓷注射料，其特征在于所述表面活性剂采用铝酸酯、硅烷、钛酸酯或硬脂酸中的一种。
8.权利要求1所述的陶瓷注射料在制备陶瓷制品中的应用。
全文摘要
一种新型陶瓷注射料及其应用，属于陶瓷注射成型技术领域。本发明公开了一种新型陶瓷注射料，利用陶瓷粉末和粘结剂混合制备；所述粘结剂包括间苯二甲酸二甲酯－5－磺酸钠与聚乙二醇进行高温缩聚反应得到的聚酯、非水溶性聚合物、表面活性剂、增塑剂和润滑剂，具体制备步骤如下将陶瓷粉末与表面活性剂在高速搅拌器中充分混合均匀；然后将处理得到的陶瓷粉末与粘结剂中的其它组分在混炼器或螺杆挤出机中混合均匀得到所述陶瓷注射料。利用本发明中的陶瓷注射料制备的陶瓷注射零件采用环境友好的水脱脂工艺进行脱脂，脱脂速度快，并且在脱脂过程中注射样品不会产生裂缝、鼓泡、胀裂等缺陷。
文档编号C04B35/63GK1594220SQ20041000926
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月25日 优先权日2004年6月25日
发明者郭宝华, 张娇月, 徐军, 司文捷 申请人:清华大学