流延成型技术最初出现在20世纪40年代,主要用于生产电子电路基板、多层电容
器、压电陶瓷及层状陶瓷等。流延成型工艺的第一步是将粉料、溶剂 (一般为易挥发的
第4章 塑化剂 99表410 轧膜成型坯件的排塑升温制度
温度区域/℃ 升温速度/(℃/h) 备 注 温度区域/℃ 升温速度/(℃/h) 备 注
室温~100 50 500~870 180
100~500 120 870 ±10℃ 保温2h
表411 完全排塑的温度制度 单位:h
温度/℃
坯体厚度/mm
5 5~10 10~20 20~40
加热 保温 加热 保温 加热 保温 加热 保温
100 05 05 05 05
200 05 2 35 50
300 15 15 2 25 2 35 3 45
400 15 15 2 3
500 1 1 1 1
有机溶剂)及部分添加剂混合制成浆料。浆料经消泡等处理后即可在流延机上进行流延
操作 (流延机的构造如图45所示)。流延嘴前的刮刀用来调节流延膜的厚度。膜厚与
刮刀和钢带之间的间隙成正比,与钢带速度、料浆黏度成反比。料浆黏度一般控制在
30~31s,料浆黏度对成膜厚度的影响最大。流延成型具体工艺是将制成的黏度合适
的浆料通过流延嘴,浆料依靠自重流在一条平稳转动的环形钢带上,并随钢带向前
运动,浆料被刮刀刮成一层连续、表面平整、厚度均匀的薄膜,进入干燥区烘干,
成为固态薄膜。之后,钢带又回到初始位置,经多次循环重复,直至得到需要的厚
度时,在前转鼓下方将陶瓷坯带从钢带上剥离。每圈的流延膜厚度为8~10μm,干
燥区温度约80℃。流延法的特点:①生产效率高于轧膜法,成本低;②致密均匀,
质量优于轧膜法;③生产的膜片由3~5μm 至2~3mm;④膜片弹性好,致密度高。
图45 流延机构造示意
1—料斗与流延嘴;2—调厚刮刀;3—不锈钢带;4—前转鼓;5—后转鼓;
6—上干燥器;7—下干燥器;8—热风进口;9—上热风出口;10—下热风出口
流延成型常用黏结剂有聚乙烯醇及聚乙烯醇缩丁醛。聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)属乙
烯醇醛类树脂,由聚乙烯醇和丁醛缩合而得。其缩醛度为73%~77%,羟基数1%~
3%,含量不同性能各异。它有较长的支链,因而有较好的黏合性,制成的膜片柔顺性
和弹性都好,是一种热塑性树脂。
100 当增塑剂与黏结剂互溶性好时,塑化效率高,化学性能稳定,挥发慢。一般常用增
塑剂有两类:当用聚乙烯醇作黏结剂时,可用甘油、磷酸、乙二醇、丁二醇等作为增塑
剂;用聚乙烯醇缩丁醛作黏结剂时,可用邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯、二丁基邻
苯二甲酸二丁酯等作为增塑剂。另外,水溶性的黏结剂和增塑剂可用水和乙醇作溶剂。
聚乙烯醇缩丁醛的溶剂有甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、环己酮、三氯乙烯、醋酸乙酯等。
润湿剂也称悬浮剂,可改善瓷粉在黏结剂中的分散性和浆料的流动性。它是一种表面活
性物质,可以使有固液相的物系表面自由能降低。常用的这类物质有十七碳第二烃基磺
酸钠 (C17H35SO3Na)、鲱鱼油、鲸油、蓖麻油、橄榄油等。常见流延成型用有机材料
如表412所示。水系流延浆料的配制工艺列于表413;非水系流延浆料的配制工艺列
于表414。
表412 常见流延成型用有机材料
溶剂 黏合剂 可塑剂 悬浮剂 润湿剂
非 水 系
丙酮
丁基乙酸
苯 溴
氯甲烷
丁醇
二丙酮
乙醇
丙醇
乙基乙丁烯酮
甲苯
三氯乙烯
二甲苯
纤维素醋酸丁烯
乙醚纤维素
石油树脂
聚乙烯
聚丙烯酸酯
聚甲基丙烯
聚乙烯醇
聚乙烯醇缩丁醛
氯化乙烯
聚甲基丙烯酸酯
乙基纤维素
松香酸树脂
丁基苯甲基邻苯
二甲酸
二 丁 基 邻 苯 二
甲酸
丁基硬脂酸
二 甲 基 邻 苯 二
甲酸
酞酸酯混合物
聚 乙 烯 甘 醇 介
电体
磷酸三甲苯酯
脂肪酸(三油酸甘
油)
天然鱼油
合成界面活性剂
苯磺酸
鱼油
油酸
甲醇
辛烷
烷丙烯基聚醚乙醇
乙基苯甘醇
聚氧乙烯酯
单油酸甘油
三油酸甘油
乙醇类
水 系
(作 为 除 泡 剂
有:石蜡 系,有 机
硅系,非离子界面
活性剂乙醇类)
丙烯系聚合物
丙烯系聚合物的
乳液
乙 烯 氧 化 物 聚
合物
羟基乙基纤维素
甲基纤维素
聚乙烯醇
异氰酸酯
石蜡润滑剂
氨基甲酸乙酯(水
溶性)
甲基丙烯酸共聚
的盐石蜡乳液
乙烯醋酸乙烯共
聚体的乳液
丁基苄基邻苯二
甲酸酯
二丁基邻苯二甲
酸酯
乙基甲苯磺酰胺
甘油
聚烷基甘醇
三甘醇
三N丁 基 磷 酸
盐
汽油
多元醇
磷酸盐
磷酸络盐
烯丙基磺酸
天然钠盐
丙烯酸系共聚物
非离子型辛基苯氧基
乙醇
乙醇类非离子型表面
活性剂
常用流延成型塑化剂的典型配方有以下3个。
配方1:聚乙烯醇13%;乙醇47%;蒸馏水40%。
配方2:聚乙烯醇缩丁醛125%;邻苯二甲酸二丁酯35%;C17H35SO3Na4%;环
第4章 塑化剂 101表413 水系流延浆料的配制工艺
材 料 功 能 添加量/g 工 艺
蒸馏水 溶剂 3162
氧化镁 晶粒成长抑制剂 025
聚乙二醇 可塑剂 778
丁基苄基邻苯二甲酸酯 可塑剂 5702
非离子辛基苯氧基乙醇 润湿剂 032
丙烯基磺酸 悬浮剂 454
在烧杯中预先混合
氧化铝粉末 主原料 12312 加上述预混料球磨24h
丙烯树脂系乳液 黏结剂 1296 加到主原料中混磨05h
石蜡系乳液 消泡剂 013 加到主原料中混磨3min
表414 非水系流延浆料的配制工艺
材 料 功 能 添加量/g 工 艺
氧化铝粉末 原材料 19440
氧化镁 粒子成长控制剂 049
鲱鱼油① 悬浮剂 356
三氯乙烯 溶剂 7581
乙醇 溶剂 2916
第一阶段
经24h球磨机混合
聚乙烯醇缩丁醛② 黏结剂 778
聚乙二醇③ 可塑剂 824
辛基邻苯二甲酸 可塑剂 700
第二阶段
在上述混合料中加入
本栏材料短时混匀
① 将鲱鱼煮沸或压榨而得的油。
② 门森德公司所产,分子量约32000。
③ 分子量约2000。
己酮44%;正丁醇36%。
配方3:烯醇缩丁醛115%;二丁基钛酸盐39%;C17H35SO3Na25%;环己酮
434%;乙醇154%;甲苯233%。
浆料的制备 采用聚乙烯醇时,浆料的配方为:瓷粉52%,聚乙烯醇水溶液42%,
甘油6%。在球磨罐中使其混合均匀,用玛瑙球,料球比为1∶1,混料时间15h。混合
好的料含有大量气泡,必须除去。可用机械法和化学法除泡。机械除泡用真空搅拌,
转速100r/min,压力在15kPa以下。化学除泡是使用除泡剂,除泡剂的组成为:正
丁醇∶乙醇=1∶1。两法结合使用效果更佳。方法如下:在真空搅拌过程中,进行
3~4次除泡剂表面喷雾,约半小时气泡即基本排除。工艺过程中加料次序很重要,第
一次球磨混合和第二次球磨混合都是15~20h。球料比和真空除气与采用 PVA 时相
同。聚乙烯醇缩丁醛的黏度对流延后的成膜性、脱膜影响很大,一般选用15~25s的
较好。
几种典型的流延成型浆料配方列于表415。
102 表415 几种典型的流延成型浆料配方 单位:%
陶瓷粉料 黏合剂 溶 剂 增塑剂、润湿剂 抗聚凝剂
氧化铝1000
氧 化 镁025(烧 结
促进剂)
聚乙烯醇缩丁醛40
聚乙烯乙二醇43
三氯乙烯390
乙醇150 辛基二甲酯36 天然鱼油
氧化铝、氧化锆
硅酸镁类瓷料963 聚乙烯醇缩丁醛25 甲苯200
聚乙醇烷基醚02
聚烷撑乙二醇衍生物
10
钛酸盐粉料763 聚乙烯醇缩乙醛25 甲苯200 乙酸三甘醇02
丙二醇三烷基醚02
铌铋镁低烧独
石瓷料100
1①
2
聚乙烯醇水溶液850(含量85%)
乙基纤维素水溶液1000(含量85%)
甘油6~7
甘油100
① 表中给出两方案可任选其一。