[发明专利]陶瓷组合物的制备方法

说明书

本发明涉及在形成陶瓷制品时提供增大塑性、密度和强度的聚合物添加剂的用途。特别是，本发明涉及经选择的聚合物添加剂与无机基料一起提供陶瓷生坯，如在卫生制品中使用的生坯的用途，所述生坯具有改进的强度和减少的废料。此外，通过使待制备的高固体陶瓷颗粒浆液的粘度控制在所选范围，使得在形成生坯之前的处理阶段所选的聚合物添加剂易于加工。

陶瓷材料通常通过将于含水浆液中的粉末陶瓷氧化物与加工助剂如分散剂和粘合剂一起混合而制备。可以对浆液进行脱水以生产陶瓷颗粒，在此之后，使颗粒聚集(压实)成具有希望形状的“生坯”；另外，也可以将浆液装入模具中，在模具中进行复杂形状的成形和脱水，以便形成生坯。使生坯经受热处理(烧结)，以便将生坯转换成供各种产品使用的具有令人满意强度和耐久性的“烧结陶瓷”，所述产品例如色谱介质，研磨助剂，研磨剂，催化剂，吸附剂，餐具，瓦，电子元件，结构组件，机器组件，以及特定的水槽，温泉浴池，浴室设备，卫生陶器制品和建筑陶瓷制品。

生坯的性能通常将影响最终陶瓷产品的性能。如果生坯的未硬化密度太低，那么，制品的机械性能，如硬度和韧性也将减少。如果原始强度太低，那么，将很难或不可能对生坯进行加工。因此，希望提供具有足够未硬化密度和原始强度的陶瓷生坯。借助在加工期间陶瓷材料被压实的好坏来确定未硬化密度。

陶瓷颗粒缺乏塑性将形成增加硬度的生坯。增加的硬度在生坯形成期间将降低颗粒的压实作用，并因此在压实之后使生坯的密度降低。低的未硬化密度在烧结之后将造成低的密度，这将降低最终陶瓷产品的机械强度。

常用的增塑剂已用来改善生坯的性能；并且这些增塑剂包括水，乙二醇，丙二醇，甘油，邻苯二甲酸二丁酯，以及邻苯二甲酸二甲酯(JamesS．Reed的陶瓷加工原理，第二版，John Wiley and Sons，第204页，NewYork，1995)。这些增塑剂溶于水或者不溶于水。不溶于水的增塑剂难于掺入水基陶瓷浆液中。但是，由于水溶性增塑剂由于它们对湿度改变较为敏感，即它们是吸湿的，因此，它们也不是太希望的。因此，借助利用这些水溶性增塑剂的方法制备的陶瓷生坯，随湿度的改变，在压实作用，未硬化密度，原始强度，收缩性和粘模性方面将显示出可变性(Whitman等人的“干压粘合剂的湿度敏感性”论文序号，SXVIIb-92-94，刊登在美国陶瓷协会第96届年会上，Indianapolis，IN，1994．4．25)。此外，由于上述增塑剂或者是小模量聚合物或者是很低分子量的聚合物，因此，在加工期间，它们对于陶瓷粉末将几乎不提供或不提供粘结作用。利用这些增塑剂加工的陶瓷生坯将具有降低的强度。

一种用于增加压实作用并因此增加陶瓷生坯的未硬化密度和原始强度的方法是使用作为加工助剂的粘合剂。US5，487，855披露了供基于水溶性的水解共聚物的陶瓷材料用的粘合剂，所述共聚物由具有酯或酰胺官能团的单体制得。US5，908，889披露了用于陶瓷材料、作为粘合剂的水溶性聚酰胺的用途，所述聚酰胺由缩聚反应制得。由于它们是水溶性的，因此，这些粘合剂有对湿度改变敏感的缺点，以及在加工期间造成性能可变性的潜力。

US4，968，460披露了若干种用作陶瓷材料粘合剂的乳液聚合物，包括丙烯酸酯聚合物。当生坯经受能量处理步骤，如电子束照射，X射线照射，紫外照射，50-200℃的热处理或加热加压处理时，这些粘合剂将给陶瓷生坯提供增加的未硬化强度和原始密度；在陶瓷生坯生产期间，另外的处理将增加时间和成本。

借助使用选择的聚合物添加剂，并使所希望的添加剂在不降低用来制备生坯的浆液的加工性能下、尤其是涉及浆液储存，浆液输送，喷雾干燥，流铸或压滤的加工步骤的加工性能下配制成陶瓷组合物，本发明试图克服在制备陶瓷组合物时使用现有技术添加剂所产生的问题。

本发明提供一种陶瓷组合物的制备方法，包括：(a)形成含水陶瓷浆液，该陶瓷浆液包含以含水陶瓷浆液重量计45-85％重量的无机基料，以及以无机基料重量计0．05-10％重量的聚合物添加剂；(b)借助选自喷雾干燥，流铸和压滤中的一种或多种方法，使含水陶瓷浆液脱水形成无机基料-聚合物添加剂复合体；(c)将无机基料-聚合物添加剂复合体压实，以形成生坯；和(d)对生坯进行烧结；其中，聚合物添加剂选自一种或多种聚合物，以所述聚合物的重量计，该聚合物包含0．1-20％重量作为聚合单元的含酸单体，所述单体选自下列的一种或多种物质：丙烯酸，甲基丙烯酸，及其碱金属盐和铵盐；并且，其中在该聚合物添加剂添加至含水陶瓷浆液中之后至少24小时，该含水陶瓷浆液仍将保持至少0．15至低于1．5帕．秒的粘度。