[發(fā)明專利]水基流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210588227.3
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103056958A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)锊?/a>;吳康和;張玉芬
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州振華紅云電子有限公司
• 主分類號: B28B1/29
• 分類號: B28B1/29
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標(biāo)事務(wù)有限公司 52002
• 代理人: 楊云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法，尤其涉及一種以水為溶劑，采用流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法。

背景技術(shù)：流延是制備壓電陶瓷膜片材料的工藝之一，它分為水基流延和非水基流延。非水基流延工藝比較成熟，制備的膜片質(zhì)地均勻、強度高、韌性好、便于切割和加工，已在實際生產(chǎn)中應(yīng)用多年；但非水基流延工藝需使用大量有毒的有機物作為溶劑，不僅生產(chǎn)成本高，而且易造成環(huán)境污染。水基流延工藝以水作為溶劑，有機物用量少、成本低、污染小，環(huán)境相容性業(yè)好。然而，目前廣泛使用的流延設(shè)備普遍采用鋼制的流延膜帶，該膜帶主要是針對非水基流延工藝而設(shè)計，其表面張力通常在19達(dá)因左右；而水基流延漿料表面張力較高，對鋼制流延膜帶表面的潤濕性很差；在漿料干燥而形成流延膜片之前會出現(xiàn)非常明顯的收縮，達(dá)不到壓電陶瓷片的設(shè)計要求，因此需要對基流延工藝進行改進。

發(fā)明內(nèi)容：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種水基流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法，該方法能夠利用現(xiàn)有的流延成型機、采用水基流延工藝制備出合格的壓電陶瓷片生坯。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括對流延漿料進行除泡處理和流延烘干，所述流延漿料由下列重量百分比的原料配制而成：中位粒徑為1微米的壓電陶瓷粉60～70%、集合度為1200～2000、醇解度為50～99%的丙烯酸樹脂乳液3～13%、型號為D-3019的分散劑0.1～2%、鄰苯二甲酸二辛酯0.1～3%、其余為去離子水，其方法如下：

1）將上述分散劑與去離子水中混合均勻，然后加入壓電陶瓷粉，球磨12～36小時，得陶瓷漿料；

2）向上述陶瓷漿料中加入所述丙烯酸樹脂乳液和鄰苯二甲酸二辛酯，球磨12～36小時，得流延漿料；

3）向上述流延漿料中加入正辛醇混合均勻，抽真空除泡；正辛醇的加入量為流延漿料體積的0.03～2%；

4）用流延成型機對經(jīng)過除泡處理的流延漿料進行流延烘干，得壓電陶瓷片生坯；該鋼帶流延機的溫度區(qū)域為50℃、70℃、90℃、120℃，流延時間為3～18分鐘。

在上述技術(shù)方案中，丙烯酸樹脂乳液是丙烯酸樹脂聚合物的穩(wěn)定懸浮液，是通過丙烯酸單體在水中進行乳液聚合而得到，聚合物顆粒的粒徑在30～500nm間。它的優(yōu)點是固含量高（濃度可達(dá)到50wt%）、粘度低、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低、具有一定的分散功能，因此是一種非常適合制備流延漿料的粘結(jié)劑。丙烯酸樹脂乳液雖是一種低粘度、高固含量的粘結(jié)劑，但流延漿料的粘度隨丙烯酸樹脂乳液用量的增加而呈線性增長，因此必須嚴(yán)格控制。這是因為它是高分子化合物，分子鏈長，分子間相互纏繞容易使體系粘度增加；因此，在保證陶瓷生坯膜片強度的前提下應(yīng)盡量減少使用量。這不僅可以增加生坯膜片的固體密度、而且還可以降低制造成本。

分散劑的作用是防止陶瓷顆粒發(fā)生絮凝而導(dǎo)致顆粒沉降，因此分散劑也稱為“反絮凝劑”。其主要機理是利用了分散劑分子的空間位阻效應(yīng)和靜電排斥效應(yīng)，因此可以顯著增加PZT粉末顆粒間的排斥作用。在固含量一定的條件下可明顯降低漿料的粘度（不使用分散劑時，漿料粘度為250cP，分散劑用量為0.4?wt%時，粘度迅速下降至120cP）。然而，當(dāng)分散劑用量多大時，漿料粘度反而有所增加。這是因為當(dāng)分散劑用量超過一定濃度時，陶瓷粉末顆粒表面已完全被分散劑分子所包裹，多余的分散劑只能溶解于溶劑中。而分散劑為高分子化合物，具有長鏈結(jié)構(gòu)，它們間的相互作用將導(dǎo)致漿料粘度的增加。可見分散劑用量并非越大越好，而是存在最佳用量。

通常，為了減少蒸發(fā)溶劑所需的熱量、提高膜片強度、增加效率，往往希望漿料具有較高的固含量；這樣可以減少生坯膜片中有機物的含量并致密度。但在其它條件一定的情況下，漿料粘度隨固含量的增加而增加，因此必須選擇合適的固含量范圍，避免漿料粘度過高。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，采用本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，以丙烯酸樹脂乳液作為粘結(jié)劑、以鄰苯二甲酸二辛酯為增塑劑、并采用正辛醇作為除泡劑、再配合型號為D-3019分散劑；因此可通過粘結(jié)劑和增塑劑的雙重作用而降低流延漿料的表面張力，使其接近鋼帶的表面張力（350～600mPa.s），從而達(dá)到良好潤濕的目的。采用本發(fā)明方法制備的水基流延漿料固含量高，其生產(chǎn)效率比PVA體系高出50%左右。

具體實施方式：下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進一步說明，具體步驟如下：

實施例1