專利名稱：水基流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法
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齊U，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(qiáng)度高、韌性好、便于切割和加工，已在實(shí)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(jī)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(jī)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(duì)非水基流延工藝而設(shè)計(jì)，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(duì)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(huì)出現(xiàn)非常明顯的收縮，達(dá)不到壓電陶瓷片的設(shè)計(jì)要求，因此需要對(duì)基流延工藝進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)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(jī)、采用水基流延工藝制備出合格的壓電陶瓷片生坯。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括對(duì)流延漿料進(jìn)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I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(hào)為D-3019的分散劑O.1 2%、鄰苯二甲酸二辛酯O.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(shí)，得陶瓷楽■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(shí)，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O. 03 2% ；
4)用流延成型機(jī)對(duì)經(jīng)過除泡處理的流延漿料進(jìn)行流延烘干，得壓電陶瓷片生坯；該鋼帶流延機(jī)的溫度區(qū)域?yàn)?0°C、70°C、90°C、12(rC，流延時(shí)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(jìn)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(diǎn)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?yàn)樗歉叻肿踊衔?，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(qiáng)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(jī)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(shí)，漿料粘度為250CP，分散劑用量為O. 4 丨％時(shí)，粘度迅速下降至120cP)。然而，當(dāng)分散劑用量多大時(shí)，漿料粘度反而有所增加。這是因?yàn)楫?dāng)分散劑用量超過一定濃度時(shí)，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(qiáng)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(jī)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，避免漿料粘度過聞。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(hào)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(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，具體步驟如下 實(shí)施例1
1)分別稱取壓中位粒徑為I微米的壓電陶瓷粉60千克、丙烯酸樹脂乳液13千克、型號(hào)為D-3019的分散劑O.1千克、鄰苯二甲酸二辛酯3千克、去離子水23. 9千克，備用；
2)將上述分散劑與去離子水混合均勻，然后加入壓電陶瓷粉，球磨12小時(shí)，得陶瓷漿
料；
3)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36小時(shí)，得流延漿料；
4)向上述流延漿料中加入正辛醇混合均勻，按常規(guī)方法抽真空除泡；正辛醇的加入量為流延漿料體積的O. 03% ；
5)用流延成型機(jī)按常規(guī)方法對(duì)經(jīng)過除泡處理的流延漿料進(jìn)行流延烘干，得壓電陶瓷片生坯；該鋼帶流延機(jī)的溫度區(qū)域?yàn)?0°C、70°C、90°C、120°C，流延時(shí)間為10分鐘。實(shí)施例2
各步驟同實(shí)施例1 ;其中，步驟I)中的壓電陶瓷粉為70千克、丙烯酸樹脂乳液為3千克、分散劑為2千克、鄰苯二甲酸二辛酯為O.1千克、去離子水24. 9千克，步驟2)和步驟3)中的球磨時(shí)間為24小時(shí)，步驟4)中正辛醇的加入量為流延漿料體積的2%。實(shí)施例3
各步驟同實(shí)施例1 ;其中，步驟I)中的壓電陶瓷粉為60千克、丙烯酸樹脂乳液為3千克、分散劑為O.1千克、鄰苯二甲酸二辛酯為O.1千克、去離子水36. 8千克，步驟2)和步驟
3)中的球磨時(shí)間為12小時(shí)，步驟4)中正辛醇的加入量為流延漿料體積的O. 03%,步驟5)中的流延時(shí)間為18分鐘。實(shí)施例4
各步驟同實(shí)施例1 ;其中，步驟I)中的壓電陶瓷粉為70千克、丙烯酸樹脂乳液為13千克、分散劑為2千克、鄰苯二甲酸二辛酯為3千克、去離子水12千克，步驟2)和步驟3)中的球磨時(shí)間為36小時(shí)，步驟4)中正辛醇的加入量為流延漿料體積的2%，步驟5)中的流延時(shí)間為3分鐘。實(shí)施例5
各步驟同實(shí)施例1 ;其中，步驟I)中的壓電陶瓷粉為65千克、丙烯酸樹脂乳液為8千克、分散劑為I千克、鄰苯二甲酸二辛酯為1. 5千克、去離子水24. 5千克，步驟2)和步驟3)中的球磨時(shí)間為24小時(shí)，步驟4)中正辛醇的加入量為流延漿料體積的1%，步驟5)中的流延時(shí)間為10分鐘。在上述各實(shí)施例中，丙烯酸樹脂乳液的集合度為1200 2000、醇解度為50 99%
O
權(quán)利要求
1.一種水基流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法，包括對(duì)流延漿料進(jìn)行除泡處理和流延烘干，其特征在于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I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(hào)為D-3019的分散劑O.1 2%、鄰苯二甲酸二辛酯O.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(shí)，得陶瓷楽■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(shí)，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O. 03 2% ； 4)用流延成型機(jī)對(duì)經(jīng)過除泡處理的流延漿料進(jìn)行流延烘干，得壓電陶瓷片生坯；該鋼帶流延機(jī)的溫度區(qū)域?yàn)?0°C、70°C、90°C、12(rC，流延時(shí)間為3 18分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水基流延法制備壓電陶瓷片生坯的方法，屬于制備壓電陶瓷片生坯的方法。該方法是向流延漿料中加入正辛醇，抽真空除泡；用流延成型機(jī)對(duì)經(jīng)過除泡處理的流延漿料進(jìn)行流延烘干；流延漿料由下列重量百分比的原料配制而成壓電陶瓷粉60～70%、丙烯酸樹脂乳液3～13%、分散劑0.1～2%、鄰苯二甲酸二辛酯0.1～3%、其余為去離子水，配制方法是將壓電陶瓷粉與分散劑水熔液混勻，球磨，制得陶瓷漿料；向該陶瓷漿料中加入丙烯酸樹脂乳液和鄰苯二甲酸二辛酯，球磨，制得流延漿料。本發(fā)明使流延漿料的表面張力接近鋼帶的表面張力，達(dá)到了良好潤濕的目的；是一種制備壓電陶瓷片生坯的方法。
文檔編號(hào)B28B1/29GK103056958SQ20121058822
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者張?zhí)锊? 吳康和, 張玉芬 申請(qǐng)人:貴州振華紅云電子有限公司