[发明专利]一种碳化硼的水基流延浆料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于流延成型工艺领域，具体涉及一种碳化硼的水基流延浆料及其制备和应用。

背景技术

碳化硼（B₄C）具有低密度（2.52g/cm³）、高硬度（仅次于金刚石和立方氮化硼）、高熔点（2450℃）以及良好的化学稳定性等一系列优良的物理化学性能，是制备各种喷砂嘴、耐磨机械密封环、高温热电转换和抛光磨料的理想材料。但是B₄C陶瓷还存在着可靠性低、烧结温度高和制备过程能耗大、成本高等缺点，这都限制了B₄C陶瓷的应用。

近年来，湿法成型已经成为制备高性能陶瓷的重要成型方法，通过对初始浆料“结构”及其在制备过程中的演变进行有效控制，湿法成型可以较容易地控制坯体的团聚以及杂质的含量，减少坯体中的缺陷，获得结构更加均匀和形状相对复杂的素坯。

流延成型就是一种制备陶瓷膜片的湿法成型方法，通过对材料进行组分与结构设计，可制备出具有高韧性和高可靠性的层状结构陶瓷。流延成型根据所用溶剂的不同可分为水基和非水基两大类，由于水基流延成型具有低成本和环境相容性好（无毒、非易燃等）等优点，目前研究和应用的重点已逐渐转向水基流延成型。

然而，水基流延成型对浆料制备过程中的稳定性很敏感，浆料的组成、pH值和干燥条件的细微变化都会对得到的流延膜产生很大影响。通常情况下，B₄C粉体颗粒表面都包裹着一层B₂O₃层，其与PVA和丙烯酸乳液等水基流延成型所用的传统粘结剂之间化学相容性很差，容易引起聚合物交联而生成胶状物质，因此PVA和丙烯酸乳液并不能用作B₄C流延成型的粘结剂。目前国内外尚未有关于B₄C水基流延成型方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种碳化硼的水基流延浆料及其制备和应用。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

一种碳化硼的水基流延浆料，该流延浆料以水为溶剂，且该流延浆料中含有碳化硼陶瓷粉体、分散剂、粘结剂和塑性剂。

较佳的，所述碳化硼的水基流延浆料中，碳化硼陶瓷粉体的固体体积百分比为50vol%~55vol%。

较佳的，所述粘结剂与碳化硼陶瓷粉体的质量比为0.06~0.10：1，所述塑性剂与碳化硼陶瓷粉体的质量比为0.03~0.06：1，所述分散剂与碳化硼陶瓷粉体的质量比为0.004~0.01:1。

较佳的，所述水为去离子水。

较佳的，所述碳化硼陶瓷粉体的平均粒径为0.1~1.0μm。

较佳的，所述分散剂为阳离子型分散剂。

优选的，所述分散剂选自季胺碱和聚乙烯亚胺中的一种。

进一步优选的，所述季胺碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的一种。

本发明中，所使用的聚乙烯亚胺的分子量不限。

较佳的，所述粘结剂为水性环氧树脂乳液。

优选的，所述水性环氧树脂乳液的固含量为35wt%~60wt%，pH值为6~8，环氧当量为180~1500。

较佳的，所述塑性剂为阴离子型脂肪族聚氨酯乳液。

优选的，所述阴离子型脂肪族聚氨酯乳液的固含量为50~65wt%，pH值为6.5~8.5。

本发明还提供了所述碳化硼的水基流延浆料的制备方法，包括如下步骤：采用水作为流延工艺的溶剂，将陶瓷粉体加入水中球磨混合得到均匀悬浮液，调节pH值在7~8之间后按比例加入分散剂、粘结剂和塑性剂，继续球磨后即可制得所述碳化硼的水基流延浆料。

较佳的，所述将陶瓷粉体加入水中球磨的时间为20~24小时；所述加入分散剂、粘结剂和塑性剂继续球磨的时间为8~15小时。

本发明的碳化硼的水基流延浆料可用于制备流延膜。

本发明还提供了使用所述碳化硼的水基流延浆料制备流延膜的方法，该制备方法为：将所述碳化硼的水基流延浆料经脱泡、流延和干燥步骤即可制得碳化硼流延膜。

较佳的，所述脱泡为将所述碳化硼的水基流延浆料在真空10~20Pa的条件下脱泡。

较佳的，所述流延的速度为100mm/min。

较佳的，所述干燥为室温下自然干燥3-5小时。

较佳的，所述碳化硼流延膜的厚度为0.05~1mm。