DURAMAX粘结剂和分散剂用于特种陶瓷 - 201012

典型的干压工艺流程
分散剂 + 水 球磨 颗粒 喷雾干燥 NS 生坯 压型 粘结剂 浆料 混合 生坯
陶瓷粉料
浆料
成品 焙烧和烧结
磨边
Industrial Solutions
19
DuramaxTM 产品用于干压工艺
7
DuramaxTM 粘结剂能够明显降低水分的吸收
.
16
水 水分吸收 (%) (
PVA
12 8 4
Duramax™ B-1022
0
0
20
40
60
80
100
相对湿度 (%)
* data from neat polymer 使用单一聚合物测试结果
Industrial Solutions 8
DuramaxTM 粘结剂在不同湿度下保持稳定的 玻璃化温度
PVA类粘结剂可能导致体系粘度升高
• PVA is a long chain solution polymer 长链溶液聚合物
– Increased particle size, polymer bridging 聚合物间的建桥作用导致体系中的粒子尺寸增大 –I Increased chain entanglement and viscosity d h i t l t d i it 聚合物链间的相互缠绕造成体系的粘度增加
相对湿度 (%)
PVA
* data from alumina 使用氧化铝陶瓷颗粒测试结果
Industrial Solutions 13
湿度对生坯密度的影响
54
生坯密 (%) 密度
Duramax™ B 1022 D ™ B-1022
52 50 48 0 20 40 60 80 100
PVA
相对湿度(%)
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No pre-dissolution required
无需预溶解
Single binder
单一粘结剂
High green strength
高生坯强度
Insensitive to moisture variation
对湿度变化不敏感
Smooth surface finish
表面光滑
Clean b Cl burnout t
Industrial Solutions
Solids (%) 55 55 45 37 45 43 45 100 50 42.5 30 55 44 44
pH 9.4 9.4 94 2.6 6.5 3.0 8.6 7.5 / 3.0 7.0 2.7 5.0 6.2 62 6.5
Tg (oC) -26 -6 6 -10 43 19 29 39 105 105
• Acrylic emulsion binders are made of discrete particles 丙烯酸乳液型粘结剂是由许多离散的颗粒组成
– No chain entanglement g 没有聚合物间的链缠绕现象 – Minimal increase in viscosity 不会增加体系的粘度
• Semi-Dry Pressing: 半干压成型
– Refractory products, Grinding wheels 耐火材料 砂轮 耐火材料、砂轮
• Plastic Deformation Forming: 塑性形变
– Hollow Ware Pottery Electrical Porcelain Parts Ware, Pottery, 空心器具、陶器、电子陶瓷元件
D-3001 4500 D-3005 2500 D-3008 D 3008 4500 D-3019 2300 D-3021 3000
7.0 6.5 2.5 25 7.0 7.5
Na NH4 Na NH4 NH4
45 35 43 50 40
600 < 100 150 500 < 100
8.0 2.7 2.6 26 2.6 < 0.2
• • 生坯密度 Green Density : Characterize the compaction. Calculated from the weight and dimensions of a minimum of 4 pellets. 生坯强度 Green Strength : Characterize the resistance to fracture. Measured by diametrical compression. Samples are compressed at a loading rate of 0.13 mm per min.
• Tape Casting and Roll Pressing: 流延成型和滚压
– Multi-layer Capacitors, Electronic Substrates 多层电容器、电子基片
• Slip Casting: 注浆成型
– S it Sanitary ware 卫生器具
Industrial Solutions 18
Industrial Solutions 5
DuramaxTM 粘结剂能够提高浆料固含量
4000
Duramax™ B-1020 PVA
粘度(c cps)
3000 2000 1000 0
58
60
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
62
64
66
68
70
浆料固含量 (%)
*1% 粘结剂，0.4% DuramaxTM D-3001 分散剂
Industrial Solutions 6
用于特种陶瓷的 DURAMAXTM 粘结剂和分散剂
工业解决方案 陶氏家用与个人护理业务部 2010年12月
陶瓷粘结剂种类
HO CH CH
2
2 O nCH2 CH2 OH
CH
2
CH OH n
PEG 聚乙二醇
COOR' CH2 C R
PVA 聚乙烯醇
n
Acrylic Polymer 丙烯酸聚合物 (DuramaxTM)
Residue (%, air) 0.40 0.17 0 17 0.40 0.14 0.45 0.41 0.40 41.0 8.5
Application Dry Pressing – Jiggering – Thick Tape Jiggering Thick Tape Dry Pressing Thick Tape Dry Pressing Dry Pressing - Jiggering Refractory Refractory y Refractory
• Inlet temperature about 240oC; Outlet temperature about 130oC • Granule size about 10µm.
• Sample is pressed in a 12.7mm diameter cylindral uniaxial die at 35–70MPa for 15s. • Sample weight is 1.0g giving pellets with a diameter / height ratio of approx. 4. • The following characteristics are measured: 性能表征
.
DuramaxTM 粘结剂能够在提高浆料固含量的 同时保持低粘度
2.0 20
粘度(10 3 cP)
1.5 1.0 0.5
PVA
Duramax™ B-1022
0.0 50 55 60 65 70 75
Alcoa A-16SG alumina load (%)
*5% 粘结剂
Industrial Solutions
(B-1022)
Residue (% N2) Residue (% air) N2中燃烧残留 空气中燃烧残留 2.3 4.0 0.4 0.4
(D-3019)
Industrial Solutions
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应用实例：氧化铝陶瓷造粒及性能表征
• Slurry prepared by charging a jar mill with: 使用研磨机制备浆料（加入分散剂）
• Alumina + Dispersant (0.3% on alumina) + DI water to bring slurry solids to 60 - 65%
• The mixture is milled for 20 - 40 minutes, then decanted. • Binder (1-4% on alumina) is added with stirring. 搅拌过程中加入粘结剂 • Slurry is spray dried 喷雾干燥 y p y
燃烧残留少
Industrial Solutions
DuramaxTM 粘结剂和分散剂作为陶瓷添加剂
• Dry Pressing: 干压成型
– Tableware, Tiles, Artificial Marble, Ferrites, Technical Ceramics 餐具、瓷砖、人造大理石、铁氧体、技术陶瓷
81 6 -6 6 -21
0.26 1.3 0.39 0 39 0.38
Refractory - Extrusion Extrusion Thick Tape – Thin Tape Jiggering – Thick Tape – Thin Tape
3
DuramaxTM 分散剂
Duramax Mw pH Counter ion Solids ( ) (%) Visco. (mPa.s) ( ) Residue ( , (%, air) ) Application
* data from alumina 使用氧化铝陶瓷生坯测试结果
Industrial Solutions
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湿度对生坯强度的影响
0.75 0 75
生 生坯强度( (MPa)
Duramax™ B-1022
0.60 0.40 0.30 0 20 40 60 80 100
PVA
相对湿度 (%)
* data from alumina 使用氧化铝陶瓷生坯测试结果
Tiles, low end technical General purpose High water hardness General purpose Electronics (Na 18 ppm)
典型添加量: 0.1 – 0.3 % (dry/dry)
Industrial Solutions 4
Industrial Solutions
R = H, CH R' = others
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DuramaxTM 粘结剂
Duramax B-1000 B-1001 B 1001 B-1002 B-1007 B-1014 B-1020 B-1022 B-1033 B-1043 B-1043N B-1051 B-1052 B-1070 B 1070 B-1080
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Industrial Solutions
DuramaxTM分散剂添加量和老化时间与体系粘度的关系
Industrial Solutions
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湿度对颗粒硬度的影响
.
2.0
yield point ( MPa)
1.6
Duramax™ B-1022 B 1022
1.2 0.8 08 0.4 0 20 40 60 80 100
Industrial Solutions
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粘结剂添加量对生坯强度的影响
Industrial Solutions
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使用DuramaxTM 粘结剂和分散剂的产品优势
Properties
Low viscosity
低粘度
Benefits
High slurry solids 高浆料固含量 High drier throughput 高生产效率 Few process steps 减少操作步骤 Low inventory 减少库存清单 Low use level 低用量 Wide process latitude 工艺自由度广 Consistency 产品质量一致性 产品质量 致性 High-quality products 产品质量高 High Hi h quality products 产品质量高 lit d t No defect 产品无缺陷
60 40
T Tg (°C)
Duramax™ B-1022
20 0.0 -20 0 20 40 60 80 100
相对湿度 (%)
* data from neat polymer 使用单一聚合物测试结果
PVA
Industrial Solutions
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DuramaxTM 粘结剂的燃烧残留少
Binder 粘结剂 Duramax™ B-1022 PVA