本發明涉及手機配件技術以及大尺寸陶瓷薄板濕法成型
技術領域：
，尤其涉及一種陶瓷制品及使用基于海因環氧樹脂的凝膠注模成型工藝制備陶瓷制品的方法。
背景技術：
：隨著電子技術的發展，智能手機已成為人們日常生活中不可缺少的通訊工具。因此對手機的要求已不僅僅停留在性能方面，輕薄、時尚、美觀已逐漸成為選購的另一重要因素，因此對于手機的最重要配件-手機殼提出了更高的要求。手機殼常用材質有塑料、金屬和陶瓷。塑料雖然具有價格低廉、可塑性強、容易著色等優點，但是其散熱性能較差、易磨損、質感不佳、難以上檔次等缺陷限制了其應用發展。金屬材料主要采用鋁合金，這類合金雖具有觸感和質感較好，比強度高等優點，但金屬的屏蔽效應會對信號產生一定干擾致使信號差、且良品率低導致成本較高。陶瓷材料具有美觀外形、較好的手感、高硬度和耐磨損性，使其在手機外殼中的應用已逐漸受到消費者的追捧和喜愛。目前，批量化生產陶瓷手機殼的制備方法主要有壓制-冷等靜壓成型、流延成型-冷等靜壓成型。壓制-冷等靜壓成型在成型制品時，由于壓制過程中應力分布不均勻容易引起坯體密度不均勻，導致燒結過程樣品收縮不一致而變形。CN105430125A中公開了一種流延成型-冷等靜壓成型法，但流延成型-冷等靜壓成型中由于含有大量的有機物，需要經過長時間的排膠過程，且制備得到的陶瓷制品密度較低。凝膠注模成型技術是上世紀90年代發展起來的一種新型陶瓷近凈成型技術，CN103951420B中公開了一種基于紫外光引發的凝膠注模成型技術制備陶瓷手機殼，然而該技術中使用的有機單體等具有較強的毒性，且由于陶瓷粉體對紫外光具有一定吸收率，容易導致氧化鋯漿料內部以及模具底部的凝膠反應不充分，造成樣品厚度方向上固化不均勻，因此限制了其工業化生產應用。此外，氧化鋯陶瓷薄板中，如氧化鋯指紋識別模組因其快捷、安全、方便等優點在智能設備上得到了迅速的普及，但隨著對其薄度和性能的要求不斷提高，亟需新技術的出現。因此，隨著對陶瓷手機殼以及陶瓷薄片等陶瓷制品的性能和厚度等要求越來越高，現有的產品和方法已經無法達到這些要求。技術實現要素：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種密度高，力學性能良好等綜合性能佳的大尺寸、厚度小，毒性小、價格低廉、易于運輸儲存的陶瓷制品。本發明的另一目的在于提供一種制備方法簡單，無需專門的排膠過程，周期短，毒性小、價格低廉，利于工業化生產應用的使用基于海因環氧樹脂的凝膠注模成型工藝制備陶瓷制品的方法。本發明的技術方案在于提供了一種陶瓷制品，所述陶瓷制品的原料，按質量份計，包括：氧化鋯粉體：83.97-88.29份；溶劑：7.96-11.36份；分散劑：0.84-0.88份；海因環氧樹脂：1.99-2.84份；消泡劑：0.50-0.53份；固化劑：0.34-0.48份；所述固化劑為3,3’-二氨基二丙胺。所述溶劑優選為去離子水或有機溶劑。所述有機溶劑選自乙醇、叔丁醇或乙二醇中的一種或幾種。所述分散劑優選為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨的一種或兩種。所述消泡劑優選為正辛醇或異辛醇。所述氧化鋯粉體優選為微米級氧化鋯。所述氧化鋯粉體的粒徑優選為0.2-1.0μm。通過使用上述粒徑范圍的氧化鋯，不僅可以進一步阻止團聚的發生，且能避免粉末沉降，得到分散均勻、穩定的陶瓷漿料。優選本發明的陶瓷制品為陶瓷薄板或陶瓷手機殼。特別優選本發明的陶瓷制品為陶瓷手機殼。所述陶瓷手機殼的尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。優選本發明的陶瓷薄板的尺寸為(5.0-30.0)mm×(3.0-20.0)mm×(0.1-0.3)mm。所述陶瓷薄板應用于氧化鋯指紋識別模組中。一種使用基于海因環氧樹脂的凝膠注模成型工藝制備陶瓷制品的方法，所述凝膠注模成型工藝中使用的凝膠體系為海因環氧樹脂和固化劑3,3’-二氨基二丙胺。本發明的凝膠注模成型工藝過程的毒性較小，對生產工人健康危害較小。使用基于海因環氧樹脂的凝膠注模成型工藝制備陶瓷制品的方法，所述凝膠注模成型工藝包括以下步驟：將氧化鋯粉體、溶劑、分散劑、海因環氧樹脂以及消泡劑混合均勻，球磨，得到陶瓷漿料，加入固化劑攪拌均勻，再經真空除泡后澆注入模具中，待固化、液體介質干燥以及升溫空氣干燥后，于1450–1600℃燒結，得到陶瓷制品。優選使用上述方法制備陶瓷手機殼。本發明的制備方法簡單，得到的產品質量高，適合大規模的工業化應用。優選采用滾筒球磨方法球磨。所述球料比優選為3:1-1:1。所述球磨時間優選為24-48h。所述陶瓷漿料的固相含量優選為50.0-60.0vol％。優選所述陶瓷漿料的粘度<1Pa·s。優選所述陶瓷漿料的固化溫度為20–60℃。優選所述陶瓷漿料的固化時間為2-24h。優選所述液體介質干燥中使用的溶劑為乙醇、丙酮或丁酮。優選在室溫條件下，干燥24-48h。優選所述升溫空氣干燥溫度為60–80℃。干燥方式為優選采用升溫速率為5-10℃/h，升溫至最終干燥溫度60-80℃并保溫24-48h。通過本發明的液體介質干燥和升溫空氣干燥的結合，能夠進一步保證陶瓷濕坯中水分均勻緩慢地揮發防止樣品在干燥過程中彎曲變形或者開裂。燒結過程中，優選先以0.5–1℃/min升溫至400-600℃保溫1-3h，再以5–10℃/min升溫至1450-1600℃保溫1–3h。本發明的有益效果：本發明的制備方法中，所使用的有機物含量較低，干燥后陶瓷生坯中有機物含量僅為4.1–5.3wt％，不同于現有技術，本發明不需要特別的排膠過程，周期短。本發明中首次實現了將海因環氧樹脂和3,3’-二氨基二丙胺的凝膠體系應用在氧化鋯凝膠注模成型工藝中。本發明環境友好，使用的海因環氧樹脂體系屬于無毒體系；原料成本低，且易于運輸儲存；該凝膠體系不僅在空氣條件下即可發生交聯固化反應，而且可以通過控制外界環境溫度變化實現對固化過程的控制，因此，不僅無需通過紫外光來引發凝膠體系的固化反應，而且也避免了常用的丙烯酰胺體系需要在氮氣保護氣氛下的繁雜操作，大大地簡化了工業生產操作。采用本發明所獲得的陶瓷制品尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。尺寸大，厚度小。本發明中，通過各種原料及其參數控制的協同配合，獲得了意料之外的良好效果。所獲得的陶瓷生坯抗彎強度很高，不僅保證了陶瓷生坯在脫模、搬運等過程中的完整性和平整度，而且有利于對生坯直接進行后續機加工過程而不會造成對生坯損壞。本發明制備得到了密度高，力學性能良好等綜合性能佳的大尺寸、厚度小，毒性小、價格低廉、易于運輸儲存的陶瓷制品，保證了凝膠注模成型工藝過程的毒性較小，對生產工人健康危害較小。且所述陶瓷制品的制備方法簡單，無需專門的排膠過程，周期短，毒性小、價格低廉，利于工業化生產應用。特別是將本發明的制備方法制備陶瓷手機殼時，不僅整個制備過程縮短，環保、成本低，且得到的生坯強度高，可以直接對生坯進行運輸和機加工，比如說在陶瓷薄板上加工花紋，鉆孔(攝像頭、耳機孔等)。具體實施方式實施例11.將83.97g氧化鋯、11.36g去離子水、2.84g海因環氧樹脂、0.84g聚丙烯酸銨和0.50g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入0.48g固化劑3,3’-二氨基二丙胺，經真空除泡處理，澆注入預設模具中，待固化成型后，將陶瓷薄板濕坯采用液體介質干燥方式，所述液體干燥方式具體為將陶瓷薄板濕坯放置在乙醇中24h，取出陶瓷薄板再進行升溫空氣干燥，干燥制度如下：采用升溫速率為10℃/h，升溫至最終干燥溫度80℃并保溫24h，最終獲得陶瓷生坯。2.將干燥處理后的陶瓷薄板生坯進行高溫燒結處理，燒結制度如下：采用1℃/min升溫至500℃保溫1h，再采用10℃/min升溫至1500℃保溫2h，所述燒結設備為高溫箱式電阻爐。經燒結處理后得到的陶瓷手機殼尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。實施例21.將86.28g氧化鋯、9.55g去離子水、2.39g海因環氧樹脂、0.86g聚丙烯酸銨和0.52g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入0.41g固化劑3,3’-二氨基二丙胺，經真空除泡處理，澆注入預設模具中，待固化成型后，將陶瓷薄板濕坯采用液體介質干燥方式，所述液體干燥方式具體為將陶瓷薄板濕坯放置在乙醇中24h，取出陶瓷薄板再進行升溫空氣干燥，干燥制度如下：采用升溫速率為10℃/h，升溫至最終干燥溫度80℃并保溫24h，最終獲得陶瓷生坯。2.將干燥處理后的陶瓷薄板生坯進行高溫燒結處理，燒結制度如下：采用1℃/min升溫至500℃保溫1h，再采用10℃/min升溫至1500℃保溫2h，所述燒結設備為高溫箱式電阻爐。經燒結處理后得到的陶瓷手機殼尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。對比例11.將83.97g氧化鋯、11.36g去離子水、2.84g海因環氧樹脂、0.84g聚丙烯酸銨和0.50g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入0.19g固化劑3,3’-二氨基二丙胺，經真空除泡處理，澆注入預設模具中，待固化成型后，將陶瓷薄板濕坯采用液體介質干燥方式，所述液體干燥方式具體為將陶瓷薄板濕坯放置在乙醇中24h，取出陶瓷薄板再進行升溫空氣干燥，干燥制度如下：采用升溫速率為10℃/h，升溫至最終干燥溫度80℃并保溫24h，最終獲得陶瓷生坯。2.將干燥處理后的陶瓷薄板生坯進行高溫燒結處理，燒結制度如下：采用1℃/min升溫至500℃保溫1h，再采用10℃/min升溫至1500℃保溫2h，所述燒結設備為高溫箱式電阻爐。經燒結處理后得到的陶瓷手機殼尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。對比例21.將83.97g氧化鋯、11.36g去離子水、2.84g海因環氧樹脂、0.84g聚丙烯酸銨和0.50g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入0.97g固化劑3,3’-二氨基二丙胺，經真空除泡處理，澆注入預設模具中，待固化成型后，將陶瓷薄板濕坯采用液體介質干燥方式，所述液體干燥方式具體為將陶瓷薄板濕坯放置在乙醇中24h，取出陶瓷薄板再進行升溫空氣干燥，干燥制度如下：采用升溫速率為10℃/h，升溫至最終干燥溫度80℃并保溫24h，最終獲得陶瓷生坯。2.將干燥處理后的陶瓷薄板生坯進行高溫燒結處理，燒結制度如下：采用1℃/min升溫至500℃保溫1h，再采用10℃/min升溫至1500℃保溫2h，所述燒結設備為高溫箱式電阻爐。經燒結處理后得到的陶瓷手機殼尺寸為(5.0-20.0)cm×(5.0-20.0)cm×(0.03-0.20)cm。實驗結果實施例生坯相對密度生坯抗彎強度燒結坯相對密度燒結坯抗彎強度實施例161.8％33.2MPa96.8％959MPa實施例264.2％42.3MPa98.5％1015MPa對比例158.3％27.2MPa95.2％912MPa對比例257.5％24.9MPa94.7％891MPa表1對比例3將83.97g氧化鋯、11.36g去離子水、2.84g海因環氧樹脂、0.84g聚丙烯酸銨和0.50g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入0.58g乙二胺作為固化劑，結果：由于凝膠反應速度過快，漿料在抽真空的過程中即開始固化，粘度急劇增加，流動性變差，無法滿足模具澆注成型的需求。對比例41.將83.34g氧化鋯、10.31g去離子水、3.99g乙二醇二縮水甘油醚、0.83g聚丙烯酸銨和0.50g正辛醇混合均勻，球磨24h，加入1.02g固化劑3,3’-二氨基二丙胺，經真空除泡處理，澆注入預設模具中，待固化成型后，將陶瓷薄板濕坯采用液體介質干燥方式，所述液體干燥方式具體為將陶瓷薄板濕坯放置在乙醇中24h，取出陶瓷薄板再進行升溫空氣干燥，干燥制度如下：采用升溫速率為10℃/h，升溫至最終干燥溫度80℃并保溫24h，最終獲得陶瓷生坯。2.將干燥處理后的陶瓷薄板生坯進行高溫燒結處理，燒結制度如下：采用1℃/min升溫至500℃保溫1h，再采用10℃/min升溫至1500℃保溫2h，所述燒結設備為高溫箱式電阻爐，經燒結處理后得到的陶瓷手機殼。實驗結果實施例生坯相對密度生坯抗彎強度燒結坯相對密度燒結坯抗彎強度實施例161.8％33.2MPa96.8％959MPa對比例460.7％22.8MPa95.9％936MPa表2當前第1頁1 2 3