[发明专利]包含羟丙基甲基纤维素的热可塑性陶瓷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及热可塑性组合物及其用于制造模塑体的用途。

背景技术

由由于烘烤或烧结而凝固的无机材料(例如陶瓷形成材料)制造模塑体是众所周知的。根据一种操作，将无机材料与水和模塑助剂(例如无机粘合剂、表面活性剂、润滑剂和增塑剂)混合并捏合。水的量通常为每100重量份无机材料10至60重量份，典型地15至40重量份的水。然而，当无机材料在水存在下不具有惰性时、当应有利于尚未凝固的昂贵无机材料的循环利用时或者当显著量水的存在对待模塑的无机材料具有其它不期望的影响时，显著量水的存在是不期望的。

还已知的是，使包含无机材料的组合物经受热模塑技术，例如热挤压。在已知的热挤压工艺中，通常将无机材料以与聚合物粘合剂共混的细粉的形式使用。在介于该聚合物粘合剂的玻璃化转变温度和分解温度之间的温度下挤压共混物以形成称为“生坯体”的陶瓷前体。生坯体中的聚合物粘合剂有助于维持该生坯体的结果完整性。用于陶瓷组合物的热挤压的已知聚合物粘合剂是例如聚乙烯、聚甲醛、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙烯基-乙酸酯共聚物和聚(乙烯-共-丙烯酸丁酯)。他们以相对高的量使用以使无机颗粒粘结而不在其之间留下空隙空间并且能够使无机颗粒通过热模塑技术进行加工。通常通过热或催化降解来去除聚合物粘合剂。在除去粘合剂之后，烘烤成形结构以将无机颗粒烧结成致密化的成形陶瓷体。如美国专利号5,041,248中所公开的，用于热塑性陶瓷模塑组合物的已知粘合剂的主要问题是粘合剂从成形的陶瓷前体热分解一般向烧结体中引入缺陷，例如裂缝和空隙。为了使缺陷最小化，非常缓慢地除去粘合剂。然而，已知粘合剂在不存在氧的情况下需要非常高的脱粘温度。由于所使用材料的氧敏感性，因此通常脱粘气氛不含氧。对于上述粘合剂还众所周知的是：在脱粘步骤期间释放有毒气体并且陶瓷最终产品中的剩余碳含量来自不完全燃烧。

因此，长期以来需要提供这样的新热可塑性组合物，其包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和粘合剂，其中所述粘合剂可在较温和的脱粘条件下除去。

因此，已出乎意料地发现，某些羟丙基甲基纤维素可用作包含由于烘烤或烧结而凝固之无机材料的热可塑性组合物中的粘合剂。

发明内容

本发明的一个方面是热可塑性组合物，其包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和羟丙基甲基纤维素，所述羟丙基甲基纤维素的DS为至少1.4且MS为至少0.6，其中DS是甲氧基的取代度并且MS是羟基丙氧基的摩尔取代度，并且作为2重量％水溶液在20℃下所确定的粘度高达80mPa·s，

其中所述热可塑性组合物包含至少40重量百分比的无机材料和至少10重量百分比的羟丙基甲基纤维素，并且其中所述组合物不包含多于5重量百分比的水，所有的百分比均基于所述组合物的总重量。

本发明的另一个方面是用于制造模塑体的方法，所述方法包括以下步骤：加热上述组合物以提供可塑性物料，使该可塑性物料经受热模塑技术以产生模塑体以及烧结该模塑体。

本发明的又一个方面是由上述组合物产生的模塑体。

本发明的又一个方面是所述模塑体作为催化剂载体、作为催化剂、热交换体、过滤体、管或膜的用途。

具体实施方式

本发明的热可塑性组合物包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，优选陶瓷形成材料。由于烘烤或烧结而凝固的物料不包括水硬性粘合剂(例如水泥或石膏)，并且不包括基于水泥或石膏的物料。无机陶瓷形成材料可以是合成产生的材料，例如氧化物、氢氧化物等，或者其可以是天然存在的矿物，例如粘土、滑石或这些的任意组合。更优选地，所述无机材料是氧化铝或其前体、二氧化硅或其前体、铝酸盐、铝硅酸盐、氧化铝二氧化硅、长石、二氧化钛、熔融二氧化硅、氮化铝、碳化铝、高岭土、堇青石或其前体、莫来石或其前体、粘土、膨润土、滑石、锆石、氧化锆、尖晶石、碳化硅、硼化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钛、碳化硼、氧化硼、硼硅酸盐、硼硅酸钠钡、硅酸盐和页硅酸盐、金属硅、碳、毛玻璃、稀土氧化物、碱石灰、沸石、钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铝、钡铁氧体、锶铁氧体，或此类无机材料中两种或更多种的组合。术语“粘土”意指具有片状结构并且在与水混合时形成塑性物料的水合硅酸铝。通常来说，粘土由一种或多种结晶结构例如高岭土、伊利石和蒙脱石构成。优选的氧化物是当与粘土混合时形成堇青石和莫来石的那些(例如，用于形成堇青石的二氧化硅和滑石，和在形成莫来石时的氧化铝)。所述无机材料通常呈粉末的形式。典型的颗粒尺寸为至多10微米。