[发明专利]一种陶瓷基片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷领域，尤其涉及一种陶瓷基片的制备方法。

背景技术

随着陶瓷材料在航天、汽车、电子、国防等行业中应用的不断扩大，对陶瓷片的要求越来越高。目前，陶瓷片一般通过流延制备，包括水基和非水基流延。非水基流延工艺相对成熟，但涉及有毒有机物，例如甲苯、二甲苯，对环境和人身安全构成很大威胁。因此，采用水基流延陶瓷浆料体系制备陶瓷片成为较佳选择。制备水基陶瓷浆料过程中，若直接将水与有机助剂、陶瓷粉体均加入球磨罐中同时进行球磨，由于水对陶瓷粉料的润湿性较差，水的用量降低时无法润湿所有的陶瓷粉料，使得整个体系为干粉状，根本无法制备高固含浆料。

因此，目前主要采用两步球磨法制备陶瓷浆料，然后流延成型制备陶瓷片。两步球磨法，通过先将分散剂和陶瓷粉体加入水中球磨后，再加入其它有机助剂继续球磨。两步球磨法制得的陶瓷浆料中，陶瓷粉体主要通过分散剂的双亲分子团与游离水形成链状结构，而有机助剂也与水形成分子链结构，因此陶瓷浆料体系中游离水充当桥梁的作用，并实现陶瓷粉体的均匀分散。该陶瓷浆料在后续流延成型干燥过程中，由于水分的挥发，体系中桥梁断裂，导致流延片出现开裂现象，浆料固含越高，开裂现象越严重。干燥完成后，得到的陶瓷薄膜柔韧性差，难以满足后续加工工艺。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的陶瓷片制备过程中难以制备高固含浆料、制得的陶瓷片出现开裂、柔韧性差的技术问题。

本发明提供了一种陶瓷基片的制备方法，包括以下步骤：

a．将10-15重量份的聚乙烯醇加入85-90重量份的水中，加热使溶解形成聚乙烯醇乳胶液；

b．将聚乙烯醇乳胶液、甘油和聚丙烯酸酯混合形成浆料前驱体；

c．搅拌状态下往浆料前驱体中加入陶瓷粉体，除泡后得到陶瓷浆料；

d．将陶瓷浆料流延成型，干燥后得到陶瓷生坯，排胶烧结得到陶瓷基片。

本发明提供的陶瓷基片的制备方法中，通过将水与聚乙烯醇（PVA）制成乳胶液，然后再将乳胶液与甘油、聚丙烯酸酯混合均匀形成浆料前驱体，最后加入陶瓷粉体，制得陶瓷浆料；该浆料体系为水基浆料，但是不含有游离态水，通过在搅拌状态下的高剪切力作用，使加入的陶瓷粉体被有机物质包覆，从而实现陶瓷粉体均匀分散，而无需游离态的水作桥梁，因此可制备高固含浆料，而不会出现后续干燥过程中由于水分挥发导致的开裂现象；另外，本发明中采用甘油能软化陶瓷生坯，防止干燥时陶瓷生坯开裂，采用聚丙烯酸酯使陶瓷粉体悬浮于陶瓷浆料中，防止陶瓷粉体沉降，使得流延干燥后陶瓷片厚度较一致，不会出现厚膜干燥时翘起、开裂现象。    

具体实施方式

本发明提供了一种陶瓷基片的制备方法，包括以下步骤：

a．将10-15重量份的聚乙烯醇加入85-90重量份的水中，加热使溶解形成聚乙烯醇乳胶液；

b．将聚乙烯醇乳胶液、甘油和聚丙烯酸酯混合形成浆料前驱体；

c．搅拌状态下往浆料前驱体中加入陶瓷粉体，除泡后得到陶瓷浆料；

d．将陶瓷浆料流延成型，干燥后得到陶瓷生坯，排胶烧结得到陶瓷基片。

根据本发明的方法，先将聚乙烯醇溶解于水中形成聚乙烯醇乳胶液。陶瓷浆料体系中，聚乙烯醇用作粘结剂，其具有良好的粘结性能和相对热稳定性。本发明中，以聚乙烯醇乳胶液的总质量为基准，其中聚乙烯醇的含量为10-15重量份，水的含量为85-90重量份。本发明的发明人通过大量实验发现，聚乙烯醇乳胶液中，水的含量不宜过高，否则会导致体系中含有游离水，使得采用该体系的陶瓷浆料在流延干燥过程中会出现开裂现象；另外，聚乙烯醇乳胶液中，水的含量也不能过低，否则根本无法润湿陶瓷粉体，无法完成陶瓷浆料的配制。

然后，将聚乙烯醇乳胶液、甘油和聚丙烯酸酯混合均匀，例如可将聚乙烯醇乳胶液、甘油和聚丙烯酸酯加入高速搅拌器中搅拌至分散均匀，得到浆料前驱体。由于陶瓷粉体相对密度较大，在流延成型后干燥过程中容易出现沉降现象，使得干燥后形成的陶瓷薄膜片厚度不一致。为防止薄膜片厚度不一致而流延厚膜时，随着陶瓷浆料中水分的挥发，薄膜片的边缘先干燥部分又会出现翘起现象。本发明中，浆料前驱体中通过采用具有较好分散作用的聚丙烯酸酯，使陶瓷粉体悬浮于浆料中，防止陶瓷粉体沉降。浆料前驱体中含有甘油，能软化陶瓷生坯，防止干燥过程中陶瓷出现开裂。