[发明专利]一种粘结剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种粘结剂及其制备方法与应用，按重量份数计，所述粘结剂包括如下组分：低分子量蜡类组元3~10份，1#聚丙烯酸树脂20~50份，2#聚丙烯酸树脂0~30份，高温分解树脂5‑15份，增塑剂0.5~2份，分散剂0.1~3份；所述粘结剂的制备方法包括步骤（1）组分称量、步骤（2）高温搅拌、步骤（3）破碎制粒；所述粘结剂用于制备氧化铝或氧化锆热脱脂注射成型陶瓷，应用所述粘结剂的注射陶瓷坯体可直接全程热脱脂，喂料表面光滑、生坯强度高、流动性好，易于自动化生产，制备出的注射成型陶瓷产品气孔少，密度大，硬度和强度高，具有优良的综合性能。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种粘结剂及其制备方法与应用。

背景技术

陶瓷注射成技术是近十几年发展起来的一种较新的近净成型技术，在陶瓷产业中的应用越来越多，它具有一次性成型复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、易于实现生产自动化和产品性能优异等特点，适用于大批量地制造陶瓷零件，弥补了传统陶瓷成形工艺的不足。

但是由于陶瓷粉末颗粒基本上都是属于纳米或者亚微米级粉料，尤其是氧化锆和氧化铝陶瓷，粉末粒度小，比表面积高、形状不规则，表面亲水等特性，导致陶瓷粉料颗粒很难在热塑性粘结剂中分散和混合，难以制备低粘度，高分散、高装载量的陶瓷喂料。同时由于陶瓷粉末颗粒小，颗粒堆积孔隙小，导致坯体很难形成连通的排胶孔隙通道，导致陶瓷注射成形的排胶时间长、易起泡、易开裂、易变形等，解决排胶问题是解决陶瓷注射成型的关键。

目前，比较成熟的陶瓷注射成型粘结剂主要采用的是热塑性粘结剂，其重要成分是以低分子组元、蜡或各类油类物质为基础，包括石蜡、微晶蜡、棕榈蜡、蜂蜡、花生油、食用油等各类低分子、低熔点的组分；骨架组元为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯；再加上分散剂、耦合剂、增塑剂和脱模剂等。这类热塑性粘结剂，由于添加了大量的低分子有机物组元，例如蜡、硬脂酸、植物油、油酸、增塑剂等，这类低分子有机物熔点极低，且易溶于有机溶剂，在粘结剂中占比超过50%以上，有些配方甚至达到70%以上，使得此种粘结剂极易获得低粘度、高流动性的喂料，但在长期使用过程中，却有如下缺点：（1）低分子组元过多，易产生注射缺陷，例如缩孔、表面鼓泡、熔接痕等缺陷；（2）制备的生坯强度低，尾料难脱出，很难实现自动化生产；（3）溶剂脱脂过程中，易产生高分子溶胀现象，颗粒极易重排，引起排胶鼓泡、开裂、尺寸变形；（4）排胶过程需要用到大量的有机溶剂，不环保；（5）由于粘结剂低熔点的组份占比高，溶剂脱脂和热脱脂过程，会产生颗粒重排，局部团聚导致微气孔比较多，烧坯强度低。

发明内容

本发明的目的之一为提供了一种粘结剂，按重量份数计，所述粘结剂包括以下组分：低分子量蜡类组元3~10份，1#聚丙烯酸树脂20~50份，2#聚丙烯酸树脂0~30份，高温分解树脂5-35份，增塑剂0.5~2份，分散剂0.1~3份。

优选的，所述低分子量蜡类组元含量为3~5份，所述低分子量蜡类组元为石蜡、微晶蜡、蜂蜡中的一种、两种或多种。

低分子量的蜡类粘度低、流动性好、分解温度主要在180-220℃之间，除含量较低的增塑剂、分散剂外，低分子量的蜡类组元最先发生热分解的，所述蜡类组元含量不超过10%，避免了因蜡类含量太高，直接热脱脂时会导致在狭窄的温度范围内，大量蜡类分解，致使坯体开裂的风险。

优选的，所述1#聚丙烯酸树脂为分子量为120000~400000，玻璃化转变温度Tg为60~110℃的聚丙烯酸树脂，所述1#聚丙烯酸树脂的热分解温度为200~260℃，所述1#聚丙烯酸树脂，可通过Tg设计（通过聚合反应或者单体，控制合成树脂的Tg玻璃化转变温度）和分子量控制。

所述1#聚丙烯酸树脂为进口采购，属于高分子裂解，具有良好的分解性能，可进行逐次分解，区别于在融点及以上温度即形成液相的石蜡，避免了由毛细管作用而导致粉末颗粒重排，粉末局部团聚引起的排胶变形，开裂以及烧结时产生气孔和强度下降的问题。