CN108947545A - 一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷注射成型技术领域，具体地公开了一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂。所述水基脱脂粘结剂包含如下重量百分比的组分：60％～75％的聚乙二醇；15％～20％的聚甲醛；5％～10％的固体石蜡；0％～5％的聚甲基丙烯酸酯；0％～5％的硬脂酸；0％～5％的增塑剂；0％～5％的抗氧化剂。该水基脱脂粘结剂能与陶瓷粉体很好的润湿、包裹在一起，具有很好的流动性，利于注射成型时的模具填充。同时由于粘结剂体系中含有水溶性组元，可使用水作为脱脂溶剂将粘结剂脱除，避免使用有毒化学溶剂进行脱脂，极大的减少了对操作人员的毒害和对环境的污染，经济环保。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷注射成型技术领域，具体涉及一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂。
背景技术
陶瓷注射成型是在高分子塑料注射成型技术基础上发展起来的一种新型陶瓷成型技术。陶瓷注射成型采用陶瓷粉体为主原料，高分子塑料粘结剂为辅助原料，两者相混合后在高温下密炼制成陶瓷喂料，再将陶瓷喂料破碎后经专用注射成型机和模具制成所需形状结构的陶瓷生坯，然后再将陶瓷生坯进行脱脂去除粘结剂得到陶瓷素坯，最后将陶瓷素坯经高温烧结，从而得到所需陶瓷产品。陶瓷注射成型具有一次性成型形状结构复杂、产品尺寸精度高、无需后续机加工或极小机加工、易于实现自动化批量生产的特点。
陶瓷注射成型的一个核心技术为粘结剂体系，一方面，它需要与陶瓷粉体有很好的润湿性和包裹性，与陶瓷粉体结合后应具有较好的流动性以保证能够很好的填充模具；另一方面，粘结剂体系在设计时需要具有阶梯脱脂效应，即粘结剂体系组元能够按顺序依次脱除。同时，一种或几种粘结剂组元脱除后，剩下的粘结剂组元可以支撑坯体强度，避免出现坍塌、变形等现象。
目前，陶瓷注射成型应用最成熟的粘结剂体系为蜡基粘结剂体系，蜡基粘结剂体系采用化学溶剂进行脱脂。脱脂时，将陶瓷注射生坯浸泡在化学溶剂中，通过扩散溶解的方式，陶瓷注射生坯中的粘结剂溶解到化学溶剂中，达到脱除粘结剂的效果。由于脱脂时所用化学溶剂存在微毒、易挥发等特点，对生产操作人员及环境存在一定的毒害和污染问题，同时脱脂后化学溶剂的回收处理也极大的增加了生产成本。因此，需要对现有技术进行相应改造，以解决化学溶剂毒害操作人员和污染环境的问题。
一种新颖的粘结剂体系是解决上述问题的方法之一。但是，开发一种全新的粘结剂体系的难点在于，在解决环保问题的同时，首先必须兼顾其与陶瓷粉体结合后应具有较好的流动性以保证能够很好的填充模具；此外在烧结后还要保证一定的成品率，避免出现坍塌、变形等现象。
发明内容
本发明所要解决的首要问题是，提供了一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂。该水基脱脂粘结剂中含有水溶性组元，能在脱脂时扩散溶解到水中，可以使用水代替化学溶剂进行脱脂，能彻底解决对操作人员毒害和污染环境的问题。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，其包含如下重量百分比的组分：
优选地，所述的水基脱脂粘结剂，其包含如下重量百分比的组分：
最优选地，所述的水基脱脂粘结剂，其由如下重量百分比的组分组成：
优选地，所述的聚乙二醇选自分子量为600～1500的聚乙二醇。
进一步优选地，所述的聚乙二醇选自聚乙二醇600(即分子量为600的聚乙二醇，英文名字为PEG600)、聚乙二醇1000(即分子量为1000的聚乙二醇，英文名字为PEG1000)、聚乙二醇1500(即分子量为1500的聚乙二醇，英文名字为PEG1500)中的一种或几种的混合。
最优选地，所述的聚乙二醇由总量百分比为15～20％的聚乙二醇600、30～35％的聚乙二醇1000以及45％～55％的聚乙二醇1500组成。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
优选地，所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
本发明还提供一种陶瓷注射成型方法，包含混炼造粒、注射成型、脱脂、烧结步骤，在混炼造粒步骤中将上述水基脱脂粘结剂与陶瓷粉体进行混炼造粒得喂料；在脱脂阶段，采用水作为溶剂进行脱脂。
本发明还提供一种陶瓷注射成型制品，其使用上述水基脱脂粘结剂作为原料。
有益效果：(1)本发明所提供的用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，完全采用水作为脱脂溶剂，不使用有毒、易挥发的化学溶剂进行脱脂，有效解决了脱脂时化学溶剂对操作人员及环境的毒害和污染问题，同时水溶剂的回收处理也较化学溶剂的回收处理更为安全、稳定、经济、环保；(2)本发明所提供的用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂在设计中，采用水溶性的聚乙二醇作为整体粘结剂体系的骨架；聚甲醛和固体石蜡作为润滑剂调节整体粘结剂体系的流动性能；聚甲基丙烯酸酯的加入可以调节整体粘结剂体系在水中的溶解率；硬脂酸作为表面活性剂，可以增强粘结剂与陶瓷粉体的作用力；增塑剂可以更好地改善粘结剂组分间的相容性及减少黏度；抗氧化剂可以抑制聚乙二醇在高温下发现氧化反应；整个粘结剂体系在设计时，整体搭配比较均衡，高分子量/低分子量的粘结剂，高熔点/低熔点的粘结剂均有，使得其与陶瓷粉体结合后应具有较好的流动性保证了其能够很好的填充模具，同时也利于粘结剂的依次脱除及保持脱脂稳定性；(3)此外，采用本发明所述的水基脱脂粘结剂能保证产品具有较高的成品率，产品坍塌、变形率低。
附图说明
图1是使用本发明其中一个实施例的水基脱脂粘结剂制成的陶瓷喂料的流变曲线。
图2是本发明其中一个实施例所述的陶瓷注射生坯图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1
用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，其由如下重量百分比的组分组成：
所述的聚乙二醇由重量百分比为15％的PEG600、30％的PEG1000以及55％的PEG1500组成。
一种陶瓷注射成型方法：
(1)混炼造粒：将本实施例制备得到的水基脱脂粘结剂陶瓷粉体进行高温密炼，制备得到陶瓷喂料；
(2)注射成型：将上述陶瓷喂料进行注射成型，制备得到陶瓷注射生坯；
(3)脱脂、烧结：将上述陶瓷注射生坯放入水中进行脱脂，脱脂后放入烧结炉中进行烧结得成品。
测量步骤(1)制备得到的陶瓷喂料的流变曲线，如图1所示，曲线显示陶瓷喂料为假塑性流体，陶瓷喂料的黏度随剪切速率的增大而减少，表现为剪切变稀现象，说明所述的水基脱脂粘结剂与陶瓷粉体结合后具有很好的流动性，适用于注射成型。
从如图2中可以看出，整个陶瓷注射生坯保型性较好；说明本发明所述的水基脱脂粘结剂能够很好的填充模具。
据统计，经步骤(3)脱脂、烧结后得到的成品，其成品率达99.5％，很少出现产品坍塌、变形等现象。
实施例2
用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，其由如下重量百分比的组分组成：
所述的聚乙二醇由重量百分比为20％的PEG600、35％的PEG1000以及45％的PEG1500组成。
一种陶瓷注射成型方法：
(1)混炼造粒：将本实施例制备得到的水基脱脂粘结剂陶瓷粉体进行高温密炼，制备得到陶瓷喂料；
(2)注射成型：将上述陶瓷喂料进行注射成型，制备得到陶瓷注射生坯；
(3)脱脂、烧结：将上述陶瓷注射生坯放入水中进行脱脂，脱脂后放入烧结炉中进行烧结得成品。
据统计，经步骤(3)脱脂、烧结后得到的成品，其成品率达98.6％，很少出现产品坍塌、变形等现象。
实施例3
用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，其由如下重量百分比的组分组成：
聚乙二醇 70％；
聚甲醛 20％；
固体石蜡 10％。
所述的聚乙二醇由重量百分比为15％的PEG600、30％的PEG1000以及55％的PEG1500组成。
一种陶瓷注射成型方法：
(1)混炼造粒：将本实施例制备得到的水基脱脂粘结剂陶瓷粉体进行高温密炼，制备得到陶瓷喂料；
(2)注射成型：将上述陶瓷喂料进行注射成型，制备得到陶瓷注射生坯；
(3)脱脂、烧结：将上述陶瓷注射生坯放入水中进行脱脂，脱脂后放入烧结炉中进行烧结得成品。
据统计，经步骤(3)脱脂、烧结后得到的成品，其成品率达95.8％，很少出现产品坍塌、变形等现象。
Claims (10)
1.一种用于陶瓷注射成型的水基脱脂粘结剂，其特征在于，包含如下重量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，包含如下重量百分比的组分：
3.根据权利要求1所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
4.根据权利要求1～3任一项所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，所述的聚乙二醇选自分子量为600～1500的聚乙二醇。
5.根据权利要求1～3任一项所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，所述的聚乙二醇选自聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇1500中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求5所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，所述的聚乙二醇由总量百分比为15～20％的聚乙二醇600、30～35％的聚乙二醇1000以及45％～55％的聚乙二醇1500组成。
7.根据权利要求1～3任一项所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
8.根据权利要求1～3任一项所述的水基脱脂粘结剂，其特征在于，所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
9.一种陶瓷注射成型方法，包含混炼造粒、注射成型、脱脂、烧结步骤，其特征在于，在混炼造粒步骤中将权利要求1～8任一项所述的水基脱脂粘结剂与陶瓷粉体进行混炼造粒得喂料；在脱脂阶段，采用水作为溶剂进行脱脂。
10.一种陶瓷注射成型制品，其特征在于，使用权利要求1～8任一项所述的水基脱脂粘结剂作为原料。
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