CN108218441A - 陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法 - Google Patents

陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法，该粘结剂包括以下重量份的组分：石蜡35～50份、微晶蜡5～10份、高密度聚乙烯8～15份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物4～8份、无规聚丙烯2～5份、偶联剂1～3份。以石蜡与微晶蜡为基料，高密度聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、偶联剂协同反应，形成易于脱模、排胶效率高、粘结性良好的粘结剂；微晶蜡提高了石蜡的塑性与加工性，高密度聚乙烯提高了粘结剂的粘结性，使陶瓷坯体在成型过程中更紧密粘结，乙烯‑醋酸乙烯共聚物降低了粘结剂的结晶度，使粘结剂在热脱脂以较低温度更快脱脂，无规聚丙烯调节粘结剂的流动性，在应用时，粘结剂的流动性与分散性良好，与陶瓷粉末均匀混合，坯体成型均匀，性质一致。

Description

陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷部件成型技术领域，特别是涉及陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法。
背景技术
注射成型是一种将金属或陶瓷粉末于粘结剂的混合料注射与模具型腔中的成型方法，它将成熟的有机聚合物注射成型粉末冶金技术完美结合在一起，具有一次能成型出复杂形状的工件、工件尺寸精度高、无需机械加工并且易于实现高效率自动化生产等优点，特别适用于大批量制作形状复杂、高精密度、高性能材质的零部件，是一种先进的零部件加工工艺。
注射成型目前亦是陶瓷部件较为常用的成型工艺，但注射成型陶瓷部件的生坯在后续烧结过程要排出这些有机聚合物(排胶)需要很长时间，甚至长达几天到数十天，而且容易引起坯体的起泡、变形和开裂等缺陷，造成质量问题。
发明内容
基于此，本发明提供一种陶瓷注射成型用粘结剂，该粘结剂具有排出效率较高，排胶过程中不会对陶瓷坯体质量造成影响的特点；该粘结剂的制备方法使各组分混合均匀，并获得较好性能的粘结剂。
一种陶瓷注射成型用粘结剂，包括以下重量份的组分：
上述陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法，以石蜡与微晶蜡为基料，高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、偶联剂协同反应，形成易于脱模、排胶效率高、粘结性良好的粘结剂；其中微晶蜡提高了石蜡的塑性与加工性，高密度聚乙烯提高了粘结剂的粘结性，使陶瓷坯体在成型过程中更紧密粘结，减小排胶后陶瓷坯体中的产生孔隙的机会，乙烯-醋酸乙烯共聚物降低了粘结剂的结晶度，使粘结剂在热脱脂以较低温度更快脱脂，无规聚丙烯作为流动剂和分散剂，调节粘结剂的流动性，使在应用时，粘结剂的流动性与分散性良好，与陶瓷粉末均匀混合，使陶瓷坯体成型均匀，性质一致，避免坯体不均匀而致张力不平衡产生塌陷、起泡、变形或开裂的问题。
在其中一个实施例中，陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
在其中一个实施例中，石蜡中直链烷烃的质量含量≥80％。
在其中一个实施例中，高密度聚乙烯的重均分子量为100000～200000。
在其中一个实施例中，乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的12～23％。
在其中一个实施例中，偶联剂为硬脂酸和/或其酯类衍生物。
在其中一个实施例中，酯类衍生物为硬脂酸丁酯和/或硬脂酸辛酯。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡35～50份、微晶蜡5～10份、高密度聚乙烯8～15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4～8份、无规聚丙烯2～5份、偶联剂1～3份，在预设温度中进行混炼均匀，出料冷却，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
在其中一个实施例中，预设温度为170～200℃。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯；将所述生坯经过溶剂脱脂、热脱脂及烧结，得到陶瓷坯体。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种陶瓷注射成型用粘结剂，用氧化锆陶瓷坯体的注射成型工艺，所述陶瓷注射成型用粘结剂在排胶过程中，排出效率高，且不会引起陶瓷坯体的起泡、变形和开裂等缺陷，提高了陶瓷坯体的良率。所述陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
一些实施例中，陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中含有直链烷烃、带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃，本发明优选直链烷烃的质量含量≥80％的石蜡，其余为带个别支链的烷烃。直链烷烃的极性小，溶剂中溶解度较大，有利于溶剂脱脂排除石蜡，直链烷烃的质量含量≥80％的石蜡在溶剂脱脂阶段可排除70％以上石蜡，且不会产生孔隙。
高密度聚乙烯的重均分子量选为100000～200000，为粘结剂提供较好的粘度，增强粘结剂的韧性，使陶瓷粉末粘结紧致，增加陶瓷坯体结构强度。高密度聚乙烯的重均分子量小于100000时，粘性较低，陶瓷坯体强度增加幅度不大；高密度聚乙烯的重均分子量大于200000，粘性太大，影响了陶瓷注射成型用粘结剂的流动性，加工过程困难，而且还可能导致粘结剂分散不均匀的问题。所以较优地，选用高密度聚乙烯的重均分子量为100000～200000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的12～23％，降低了粘结剂的结晶度，提高了其柔韧性、抗冲击性、填料相溶性，进而增加了陶瓷坯体的韧性与抗冲击性。
偶联剂为硬脂酸和/或其酯类衍生物，其中，酯类衍生物可以为硬脂酸丁酯和/或硬脂酸辛酯。
上述陶瓷注射成型用粘结剂及其制备方法，以石蜡与微晶蜡为基料，高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、偶联剂协同反应，形成易于脱模、排胶效率高、粘结性良好的粘结剂。其中微晶蜡提高了石蜡的塑性与加工性，高密度聚乙烯提高了粘结剂的粘结性，使陶瓷坯体在成型过程中更紧密粘结，减小排胶后陶瓷坯体中的产生孔隙的机会，乙烯-醋酸乙烯共聚物降低了粘结剂的结晶度，使粘结剂在热脱脂以较低温度更快脱脂，无规聚丙烯作为流动剂和分散剂，调节粘结剂的流动性，使在应用时，粘结剂的流动性与分散性良好，与陶瓷粉末均匀混合，使陶瓷坯体成型均匀，性质一致，避免坯体不均匀而致张力不平衡产生塌陷、起泡、变形或开裂的问题。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡35～50份、微晶蜡5～10份、高密度聚乙烯8～15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4～8份、无规聚丙烯2～5份、偶联剂1～3份，在预设温度170～200℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融，混合均匀，出料冷却至室温，即获得陶瓷注射成型用粘结剂。所述混炼采用的设备可以为各种常规的混炼设备，如密炼机等。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯；将所述生坯经过溶剂脱脂、热脱脂及烧结，得到陶瓷坯体。
所述溶剂脱脂为：将生坯浸入正庚烷，脱脂温度为25～35℃，保持8～20h，可脱除70％以上石蜡。
所述热脱脂为：将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为10～15升/分钟，以1～3℃/min的升温速度升温至350℃，并保持2.5h，之后升温至500℃，并保持3h，获得脱脂后的坯体。
所述烧结为：将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
需要说明的是，本发明中，除非另有定义，粘结剂均指陶瓷注射成型用粘结剂。
以下为具体实施例。
实施例1
本实施例的陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中直链烷烃的质量含量为85％。
高密度聚乙烯的重均分子量选为120000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的16％。
偶联剂为硬脂酸。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡36份、微晶蜡7份、高密度聚乙烯9份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、无规聚丙烯3份、偶联剂1份放入密炼机，在预设温度180℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融混合均匀，出料冷却至室温，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述制得的陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合均匀，得到喂料。将所述喂料注射成型，得到生坯。
将生坯经过浸入30℃的正庚烷，保持10h，脱除72％的石蜡；然后将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为10升/分钟，以2℃/min的升温速度升温至350℃，并保持2.5h，之后升温至500℃，并保持3h，获得脱脂后的坯体；将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
实施例2
本实施例的陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中直链烷烃的质量含量为88％。
高密度聚乙烯的重均分子量选为150000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的20％。
偶联剂为硬脂酸丁酯和硬脂酸辛酯的混合物，硬脂酸丁酯和硬脂酸辛酯的质量比为1:1。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡38份、微晶蜡5份、高密度聚乙烯8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、无规聚丙烯2份、偶联剂2份投入密炼机中，在预设温度170℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融，混合均匀，出料冷却至室温，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述制得的陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯。将所述生坯经过溶剂脱脂、热脱脂及烧结，得到陶瓷坯体。
将生坯经过浸入25℃的正庚烷，保持20h，脱除76％的石蜡。然后将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为13升/分钟，以1.5℃/min的升温速度升温至350℃，并保持2.5h，之后升温至500℃，并保持3h，获得脱脂后的坯体；将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
实施例3
本实施例的陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中直链烷烃的质量含量为80％。
高密度聚乙烯的重均分子量选为140000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的18％。
偶联剂为硬脂酸和硬脂酸辛酯的混合物，硬脂酸和硬脂酸辛酯的质量比为2：1。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡40份、微晶蜡8份、高密度聚乙烯13份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份、无规聚丙烯3份、硬脂酸和硬脂酸辛酯的混合物2.5份投入密炼机，在预设温度190℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融，混合均匀，出料冷却至室温，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述制得的陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯。
将生坯经过浸入28℃的正庚烷，保持15h，脱除75％的石蜡。然后将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为12升/分钟，以1℃/min的升温速度升温至350℃，并在350℃保持2.5h，之后升温至500℃，并在500℃保持3h，获得脱脂后的坯体；将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
实施例4
本实施例的陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中直链烷烃的质量含量≥90％。
高密度聚乙烯的重均分子量选为200000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的20％。
偶联剂为硬脂酸。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡45份、微晶蜡10份、高密度聚乙烯15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份、无规聚丙烯4份、偶联剂3份投入密炼机，在预设温度200℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融，混合均匀，出料冷却至室温，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述制得的陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯。
将生坯经过浸入32℃的正庚烷，保持10h，脱除76％的石蜡。然后将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为10升/分钟，以2℃/min的升温速度升温至350℃，并在350℃保持2.5h，之后升温至500℃，并在500℃保持3h，获得脱脂后的坯体；将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
实施例5
本实施例的陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
石蜡中直链烷烃的质量含量为85％。
高密度聚乙烯的重均分子量选为200000。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的18％。
偶联剂为硬脂酸和硬脂酸丁酯的混合物，硬脂酸和硬脂酸丁酯的质量比为1:1。
上述陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡50份、微晶蜡9份、高密度聚乙烯12份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8份、无规聚丙烯5份、硬脂酸和硬脂酸丁酯的混合物3份投入密炼机，在预设温度180℃中进行混炼均匀，使各组分充分熔融，混合均匀，出料冷却至室温，即获得陶瓷注射成型用粘结剂。
一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，包括以下步骤：
将上述制得的陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯。
将生坯经过浸入35℃的正庚烷，保持12h，脱除80％的石蜡。然后将溶剂脱脂后的坯体放入脱脂炉中，在氮气气氛下，气体流量为10升/分钟，以1.5℃/min的升温速度升温至350℃，并在350℃保持2.5h，之后升温至500℃，并在500℃保持3h，获得脱脂后的坯体；将脱脂后的坯体放入烧结炉烧结，得到陶瓷坯体。
实施例1至5的排胶过程大概耗时约为20h，相较于传统的排胶工艺，本发明的排胶效率具有明显提高，进而提高了生产效率，节省了时间成本。
取实施例1至5所制得的陶瓷坯体观察外观，陶瓷坯体致密平整，外观完好，无起泡、变形和开裂的问题。
则本发明陶瓷注射成型用粘结剂应用于氧化锆陶瓷注射成型，提高了排胶效率，节省了生产成本，同时解决了传统排胶过程中起泡、变形和开裂的问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述陶瓷注射成型用粘结剂包括以下重量份的组分：
3.根据权利要求1所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述石蜡中直链烷烃的质量含量≥80％。
4.根据权利要求1所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述高密度聚乙烯的重均分子量为100000～200000。
5.根据权利要求1所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯占乙烯-醋酸乙烯共聚物重量的12～23％。
6.根据权利要求1所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述偶联剂为硬脂酸和/或其酯类衍生物。
7.根据权利要求6所述的陶瓷注射成型用粘结剂，其特征在于，所述酯类衍生物为硬脂酸丁酯和/或硬脂酸辛酯。
8.一种陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份计，取石蜡35～50份、微晶蜡5～10份、高密度聚乙烯8～15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4～8份、无规聚丙烯2～5份、偶联剂1～3份，在预设温度中进行混炼均匀，出料冷却，获得陶瓷注射成型用粘结剂。
9.根据权利要求8所述的陶瓷注射成型用粘结剂的制备方法，其特征在于，所述预设温度为170～200℃。
10.一种陶瓷注射成型用粘结剂的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1至9任一项所述陶瓷注射成型用粘结剂与陶瓷粉末混合，得到喂料；将所述喂料注射成型，得到生坯；将所述生坯经过溶剂脱脂、热脱脂及烧结，得到陶瓷坯体。
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