[发明专利]由包含α氧化铝单晶片的陶瓷制成多孔元件的制备方法

说明书

本发明涉及由陶瓷制成多孔元件的制备方法。

在EP 0460 987中已经描述了一种预制件的制备方法，该方法包括在含有化学键合氟的助熔剂存在下对无定形、过渡态或水合氧化铝的组合细粉进行晶化而成为α氧化铝的六方形单晶片的结合体，必要时可在有增强材料下进行。

已经有人提出：按照该方法获得的预制件有时呈现有害于其随后应用的缺陷，特别是用于制备有金属基体的复合物时。例如，能够观察到在预制件内存在孔穴或未转变粉末的物质。另外，由于在焙烧时氧化铝性质的变化而难以控制元件的尺寸。

现已发现一种用于制备包含α氧化铝单晶片的多孔元件的新方法，该方法从其结构上看有可能获得更均质的元件，该方法的特征在于它包括：

a)形成一种组合物，该组合物包含α氧化铝单晶片和至少一种有机添加剂，必要时还含有至少一种无机添加剂，

b)任意地将在a)中获得的制品温度升高到足以除去有机添加剂的温度，

c)焙烧所述制品以获得多孔元件，

d)任选地用固结剂处理所述元件并加热。

术语“多孔元件”是指主要基于α氧化铝单晶片(含量大于90％)的多孔体，其孔隙度至少50％。

按照本发明方法的晶片通常选自直径为2-50μm，优选2-25μm，厚度为0.1-2μm，优选为0.1-1μm的α氧化铝单晶片。纯度高于90％，优选高于94％的上述晶片有利于使用。

在这些晶片中优选地是六方形的晶片。

特别是按照以申请人公司的名义的EP-A-425325所描述的方法，用无定形、过渡、或水合氧化铝和含有化学键合的氟的助熔剂可以制备这种晶片。

在本申请中，术语“有机添加剂”，“无机添加剂”和“固结剂”具有下列含义：

词“有机添加剂”是指：

分散剂，当α氧化铝用于水溶性或含溶剂的介质中时它能改善α氧化铝晶片的分散性。能提到的实例是聚丙烯酸铵或钠、聚甲基丙烯酸铵或钠、油酸甘油酯、聚乙烯亚胺、磷酸酯、鱼油。优选的是使用聚丙烯酸铵。

粘结剂，用于保证所形成元件的机械强度。这种粘结剂通常选自聚乙烯醇、淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、藻酸盐、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚苯乙烯、聚-2-乙基-2-噁唑啉。聚乙烯醇，淀粉，纤维素衍生物和聚乙烯吡咯烷酮是优选使用的。

增塑剂，它能使粘结剂具有挠性。可提及的实例是聚乙二醇、聚丙二醇、水、乙二醇、硬脂酸、硬脂酸盐、邻苯二甲酸盐。优选地使用聚乙二醇。

词“无机添加剂”是指能降低燃烧温度或固结多孔元件的化合物。能提及的这些化合物的实例，特别是，其膨胀系数接近于α氧化铝的玻璃粉、单或三磷酸铝、尖晶石MgAl₂O₄或莫来石和氧化铝、二氧化硅或氧化锆凝胶。

词“固结剂”是指通过与所加入的α氧化铝起反应而能改善机械强度的化合物。可提及这实例是磷酸和无机镁、钙、或钠盐。

在本发明方法的使用中，相对于所加入的晶片重量，使用至少0.1％，优选0.5-22％(重量)的有机添加剂，不大于10％，优选0.5-7％(重量)无机添加剂。

本发明方法的步骤a)包括制备一种包含α氧化铝晶片，至少一种有机添加剂和任选地至少一种无机添加剂，并成型所述组合物。

根据本发明方法第一个技术方案，在有水或有机溶剂，例如醇、乙酸酯、酮、或氯化溶剂存在下将晶片和添加剂混合而获得组合物。

根据第一个另一方式，组合物采取捏塑体的外形，它特别是通过挤出和注射成型法而进行的。

根据第二个另一方式，组合物是以悬浮体的形式使用，并发现悬浮体特别适合于用过滤和浇注成带状或在模具中浇注而成型。

根据本发明方法第二个技术方案，是使用干组合物，就是说，组合物不含或含很少的水或溶剂。当采用等压或单向加压进行成型时有利于使用这种组合物。该组合物仅通过将晶片和添加剂的粉末干混就可以得到。然而，由于它们具有较好的流动性，优选地使用颗粒外形的组合物。这种组合物例如，可通过由悬浮液喷雾干燥，或通过干燥的预压-研磨而制得。

在本发明方法步骤(b)中全部或部分除去有机添加剂，通常是在高于200℃的温度下，优选在250-700℃之间的温度通过在空气中的燃烧；在中性或还原气氛下或真空中的热分解进行，或者通过溶于超临界流体中而进行。