分散剂在高级陶瓷中的作用

作者: 路博润高性能涂料团队 日期:08/21/2019

高级陶瓷(也称为工程陶瓷或技术陶瓷)与传统陶瓷的不同之处在于其设计能够承受恶劣的环境条件。 这些特殊的陶瓷因具有优异的耐腐蚀性、耐侵蚀性和耐磨性;高温下的电绝缘和热绝缘性能;以及高耐热性而被用于各种应用。

 

高级陶瓷被 应用于多个行业,例如电子(半导体)、工业、航空、汽车、牙科/医疗、过滤、电气工程等以应对各种挑战。 其中许多实际上受到“大数据”社会的发展以及开始向物联网(即人工智能(AI)、智能设备、智能电网和房屋、最终智慧城市等)转型的驱动。问题是,陶瓷行业发现难以跟上发展的速度以及对陶瓷产品更高耐受能力的要求。 例如,航空航天业开始将金属涡轮机叶片换成陶瓷叶片,因而需要具有更高热稳定性的陶瓷。电子产品寻求更强的热、机械和电稳定性,因此半导体创新和效率取得大规模增长;当然, 随着存储器、设备以及显示器(LCD和OLED)的不断发展,这些设备变得更大、更灵活、更纤薄,真正推动了这一增长。

 

当前,高级陶瓷制造商的主要驱动力是提高速度和降低成本,以实现更高效的工艺。 然而,提高耐受能力和减少浪费是最重要的推动因素,并且可能是其主要目标之一。 这在一定程度上与获得更一致的性能有关,同时试图将陶瓷生坯内的裂纹或气孔减至最小,因为陶瓷将先在模具中成型,然后再在窑中干燥。 使用添加剂、粘合剂和增稠剂 可以改善这些问题; 因此,大多数陶瓷制造商正在积极寻找新工艺/新材料,以帮助制造具有更高耐受能力的高级陶瓷。

 

在陶瓷配方中,高含量的分散剂可将细粉润湿并分散在介质(如水)中,同时实现流变控制。 分散剂可通过减少团聚来帮助降低粘度并实现狭窄的粒度分布。

 

路博润在用于 水性和溶剂型油墨和涂料体系的分散剂方面拥有丰富经验,其完整的产品线可与多种溶剂、树脂和其他配方组分实现出色的相容性。 目前,我们利用在涂料、塑料和油墨的溶剂和水中分散无机颗粒方面所积累的经验来开发用于高级陶瓷市场的分散剂。

 

几年前,路博润开始研究在装饰陶瓷中使用分散剂。 当该应用从传统的模拟打印转变为数字打印系统时,这为使用路博润分散剂打造更好的产品创造了良好潜力。 我们最近在这项早期工作的基础上进一步验证了高端分散剂可如何为高级陶瓷创造价值。 超分散剂旨在对不同陶瓷颗粒(例如氧化铝、氧化锆、氮化硅和钛酸钡)的表面产生优异的吸附性,并与所使用的溶剂介质(无论是水、溶剂还是塑料)具有良好的相容性。

 

 

注重工艺

如今,路博润已经发现机会并了解了市场需求,这使我们专注于陶瓷制造中分散剂的工艺和测试。 那时,我们已经开发出几种高性能的超分散剂,以满足高级陶瓷市场所采用的各种制造工艺的不同要求,例如滑模铸造、流延铸造、喷雾干燥颗粒、挤压成型、注塑成型和干压成型。 我们已经了解到,除了最终用途外,制造陶瓷的过程非常重要,而且劳动强度大。 分散剂的选择可能会影响陶瓷零件加工中的多个参数,但主要特性是生产出低粘度的稳定浆糊/浆料,并使浆料脱气,从而减少任何批次变化并改善流动性和模具填充以减少间隙或缺陷。

 

在使用水作为介质的情况下,超分散剂可以在干燥过程中保持模具中陶瓷体系的最佳流变性。 即使将水通过模具壁排走,超分散剂也能防止沉淀,并使陶瓷颗粒彼此移动,形成更致密的“湿式”生坯。 因此,用超分散剂提高生坯密度可以减少缺陷,并在去除有机添加剂(燃烧/脱脂步骤)的过程中以及最终焙烧以将剩余颗粒烧结在一起形成陶瓷片成品之前,减少陶瓷零件的损耗。 最终,通过减少成品中的缺陷,可以最大程度地减少破损和浪费。

 

尽管陶瓷制造商最担心的是窑炉最终产品的强度,但许多最终产品的故障是由生坯阶段的开裂/变形/缺陷造成的。 因此,分散剂的选择也会影响最终陶瓷件的性能,生坯强度是需要控制的重要因素,尤其是当陶瓷制造商试图提高新的高级陶瓷零件的耐受性时,无论是用于较大的零件还是使用新的颠覆性技术(例如3D打印)制成均是如此。

 

高级陶瓷是一个不断增长的市场,分散剂是配制陶瓷浆料和浆糊时的关键组分。 联系我们,详细了解可掺入陶瓷配方中的分散剂系列以及我们可如何合作改善最终陶瓷零件的工艺和性能。

路博润高性能涂料团队

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