有机助剂在陶瓷配方中的应用


陶瓷浆料组成是一个复杂的系统,一般由瓷粉、溶剂、分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂等。

部分有机助剂具体用途和种类如下表所示:


有机材料

成分

作用

粘合剂

聚乙烯醇缩丁醛PVB、热塑性丙烯酸树脂PMMA、羧甲基纤维素CMC

增加流延膜成型并赋予坯件一定的强度

增塑剂

有机增塑剂:邻苯二甲酸二丁酯、甘油、聚乙烯基长链烷基醚、有机硅高分子等;

赋予坯件一定的可塑性和柔韧性

分散剂

有机分散剂:硬脂酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯胺、聚乙烯醇等;

通过电荷、空间位阻赋予浆料稳定性

絮凝剂

聚丙烯胺铵、聚氧化乙烯等;

中和胶体粒子的表面电荷

消泡剂

二甲基硅油、三羟基聚醚等

用于浆料气泡消除


下面介绍几种典型助剂在陶瓷浆料中的作用机理。

1、分散剂

在陶瓷浆料中,粉体颗粒悬浮于溶剂介质中,具有团聚、沉淀的倾向。而分散剂的作用就是阻碍这种聚沉现象,使颗粒能够均匀分散、稳定悬浮。其分散机理主要是“静电斥力”和“空间位阻”效应。

有机助剂在陶瓷配方中的应用

静电斥力与空间位阻示意图

脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子型分散剂的代表产品,产量大、品种多,应用面广。陶瓷浆料中,采用不同规格的脂肪醇,加成不同量的环氧乙烷可以得到不同性能的制品。一般而言,随着疏水链的增加,制品的分散性提高。其中,以C12~C16烷链配合6~9mol环氧乙烷的制品分散效果最好。选择分散剂时考虑与溶剂、增塑剂的相溶性。

有机助剂在陶瓷配方中的应用


2、黏合剂

黏合剂是通过分子间作用力将粉体黏合在一起的。在陶瓷浆料中,粘合剂种类有聚乙烯醇缩丁醛PVB、热塑性丙烯酸树脂PMMA、羧甲基纤维素CMC等。


在LTCC生瓷带中,收缩率是一重要的指标。不同流延生坯厚度所选用PVB的粘度也不一样。高厚度流延生坯应选用高粘度PVB;低厚度的选用低粘度PVB。而MLCC流延中,膜厚度一般在2-5um,相比LTCC的厚度要薄很多,但在PVB的选择上要选用高粘度、高强度的PVB树脂。


3、增塑剂

增塑剂主要是通过润滑或降低分子间作用力的方式起增塑作用的,还对陶瓷粉体颗粒还起到润滑和桥联的作用,有助于浆料的分散稳定。

有机助剂在陶瓷配方中的应用

邻苯二甲酸酯类是最广泛应用的增塑剂,一般作为主增塑剂使用,有通用增塑剂之称。其中,邻苯二甲酸二己酯是此类增塑剂中产量最大、综合性能最优的品种,它体现了成本、实用性和加工性能最理想的结合,被当做通用增塑剂的标准。

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在陶瓷浆料成分中,添加的助剂必不可少,增塑剂、分散剂、粘接剂等的选择十分重要,各成分直接影响浆料成型效果。根据产品需求的不同,所选择的助剂和配比也不尽相同,是一门十分精细的工艺。


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作者 ab