[发明专利]一种蜂窝陶瓷成型用复合助剂

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术，进一步涉及一种蜂窝陶瓷成型用复合助剂。 

背景技术

蜂窝陶瓷是一种具有规则通孔和薄壁结构的多孔陶瓷材料，在汽车尾气净化、窑炉高效蓄热及化工催化剂载体等环保和节能领域已获得越来越广泛的应用。因其特殊的孔结构，挤出成型时要求泥料具有高可塑性和高润滑性。为了使泥料顺利通过模具并赋予其特定形状的保持能力，需要在泥料中加入润滑剂、增塑剂和增强剂。目前国内蜂窝陶瓷生产中主要采用桐油作为润滑、增塑和增强的综合性助剂，在单一助剂中其作用效果较佳。但是，桐油自身散发一种浓烈气味，在蜂窝陶瓷制造中其气味充斥于整个生产车间，在干燥和烧成时因挥发而产生大量有毒有害的废气，即便采取助燃措施处理，仍无法完全解决对空气环境污染和人身健康危害的问题。为此，行业内技术人员开展了大量桐油替代品的探寻工作。 

在国际上，最早实现蜂窝陶瓷产业化的美国康宁公司，分别于2001年和2002年申请了三个有关蜂窝陶瓷成型助剂的专利（US6299678B1、US6344078B1、US6368992B1），其成型助剂体系包含粘结剂和润滑剂，主要组成是主链含12~14个碳原子的轻质矿物油和石蜡。与传统助剂体系相比，该新型助剂可实现高挤出速度，且挤出孔的形态保持良好，坯体表面光滑。 

在国内，近十年中也有多项有关蜂窝陶瓷成型助剂专利的申请。如CN101066882公开了一种不用桐油少用纤维素的蜂窝陶瓷生产方法，它是用糯米粉或面粉加工成面糊，并与铝溶胶和硅溶胶混合研磨为临时粘合剂，使用时需加入18~23%的临时粘合剂和0.5~0.8%的羧甲基纤维素；CN101891496则是将大豆油、甘油和水充分混合制成乳浊液来替代桐油；还有一些专利申请中也提到采用羟丙基甲基纤维素（CN102515775）、硬脂酸（CN102276287）、聚乙二醇（CN102728343）、油酸和亚油酸（CN101074161）作为蜂窝陶瓷成型用粘结剂、增塑剂或润滑剂。 

在现有不含桐油的蜂窝陶瓷成型用粘结剂、增塑剂或润滑剂中，普遍存在两个问题，一是成型助剂的用量较高，一般占蜂窝陶瓷原料总质量的6%以上，有的高达30%，大量成型助剂的加入虽然满足了多数蜂窝陶瓷产品成型工艺的要求，但增加了蜂窝陶瓷泥料的成型水分，导致蜂窝陶瓷坯体的干燥收缩率和烧成收缩率增加，在干燥和烧成中产生变形、开裂等缺陷的概率增加，且因大量成型助剂在烧成时的分解逸出，特别是低温下分解产物燃烧不完全时会造成对环境的污染，烧成后蜂窝陶瓷制品的密度和强度也较低；二是对于一些薄壁和大尺寸的蜂窝陶瓷产品，容易出现变形、开裂等问题，产品合格率较低。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，开发一种不含桐油的蜂窝陶瓷成型用复合助剂，该助剂同时具有增塑、增强、润滑和降低泥料成型水分的功能，其用量控制在蜂窝陶瓷原料总质量的5%以内，可满足包括薄壁和大型蜂窝陶瓷制品在内的各种蜂窝陶瓷制品的可塑法挤出成型工艺的要求。该复合助剂在生产过程中无毒无气味，在烧成过程中不产生对环境有害的气体。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 

一种蜂窝陶瓷成型用复合助剂，各组份的重量份为：

聚乙烯醇0.5份~6份；               羧甲基纤维素钠1份~10份；

羟丙基甲基纤维素2份~10份；       聚乙二醇1份~10份；

柠檬酸钠0.2份~3份；              三聚磷酸钠0.5份~5份；

其中所述羟丙基甲基纤维素的粘度为15 Pa.s ~20 Pa.s；聚乙烯醇的聚合度为500~1200，醇解度为78%~88%；聚乙二醇的平均分子量为2000~4000。

各组份的重量份优选为： 

聚乙烯醇1份~3份；               羧甲基纤维素钠2份~6份；

羟丙基甲基纤维素3份~8份；       聚乙二醇2份~5份；

柠檬酸钠0.5份~2份；              三聚磷酸钠1份~3份。

更优选，各组分的重量份比例需同时满足以下条件：m_{（聚乙烯醇+聚乙二醇）}/ m_{（羧甲基纤维素钠+羟丙基甲基纤维素）}=0.4~0.6，且m_{（柠檬酸钠+三聚磷酸钠）}/ m_{（聚乙烯醇+羧甲基纤维素钠+羟丙基甲基纤维素+聚乙二醇）}=0.18~0.2。（m代表质量）