一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法及其应用与流程

1.本技术涉及陶瓷制造技术领域，更具体地说，它涉及一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法及其应用。


背景技术：

多孔陶瓷是指经过特殊的工艺生产出均有均匀的实心或真空球体，通过高温烧结在内部形成大量的微孔结构的陶瓷材料，常用的材料为碳化硅、氮化硅、氧化铝等陶瓷材料，可用于高温过滤、催化剂载体、水处理、燃料电池的多孔电极和制备真空吸盘等领域，尤其适用于多种电子行业及要求使用真空吸附平台及真空吸盘的场合。
3.一方面，多孔陶瓷真空吸盘的气流量性能对吸盘吸力具有直接的影响，因此要求吸盘具有较高的空隙率，且孔径大小需要均匀，从而维持吸盘性能的稳定。另一方面，因多孔陶瓷制得的真空吸盘具有数量庞大的微小孔洞结构，清洗难度比较大，会造成多孔陶瓷真空吸盘的堵塞老化、吸力减低进而性能丧失，需要定期更换新的多孔陶瓷真空吸盘或者对堵塞吸盘进行浸泡、烘干等多工序的清洗，造成了资源、人力物力、时间的浪费，大大降低了经济效益。
4.因此，目前很需要研发一款孔径均匀、孔隙率较高且无需繁琐的清洗就可长期使用的多孔陶瓷真空吸盘。


技术实现要素：

5.为了制备孔径均匀、孔隙率较高且无需繁琐的清洗就可长期使用的多孔陶瓷真空吸盘问题，本技术提供种多孔陶瓷真空吸盘材料制备方法及其应用。
6.本技术提供的一种多孔陶瓷真空吸盘材料制备方法及其应用，采用如下的技术方案：一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，包括以下步骤：s1、制备分散剂蛭石粉末复合物：将膨化蛭石真空干燥、去除水分，然后粉碎过筛，得到蛭石粉末，将蛭石粉末和分散剂加热搅拌至混合均匀，制得分散剂蛭石粉末复合物；s2、制备多孔陶瓷真空吸盘胚料：将碳化硅球磨10-15h，与蛭石粉末混合球磨1-3h，待碳化硅蛭石混合物混合均匀后，取混合物利用干法压片压制成型，其成型压力为24-30mpa，保压3-4min；s3、烧制多孔陶瓷真空吸盘胚料：将步骤s2中压制好的多孔陶瓷真空吸盘胚料置于80-120℃温度放置，升温烧制，升温速率为3-5℃/min,当温度达到250-350℃时保温1-2h，600-800℃时保温1-2h，1200-1400℃时保温1-2h，冷却至室温，打磨吸盘表面至光滑；s4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡。
7.通过采用上述技术方案，本技术采用膨化蛭石占位，通过高温时体积膨胀回复常温时体积收缩的机理完成多孔陶瓷的造孔，然后通过规定过筛目数和调试蛭石粉的添加量，使得多孔陶瓷达到了孔隙率高、孔径大小均衡的优点，增强多孔陶瓷的性能稳定性，并达到所需吸力效果；对烧结后的多孔陶瓷真空吸盘料进行盐酸浸泡处理，盐酸通过孔隙时
可溶解蛭石残渣，使其转变为防氧化、增加光感质感、增加硬度和稳定性的氯化镁、氯化铝层，此时蛭石已经溶解不再具有吸附性，可以有效避免堵塞，生成的金属化合物性质较为稳定，有利于多孔陶瓷进行长期使用；涂覆具有良好自清洁效果的双疏改性涂料，提升疏水疏油性能，并进行自我清洁，防止出现多孔陶瓷真空吸盘孔隙堵塞从而报废，避免资源浪费和经济效益损失。
8.优选的，制备步骤还包括步骤s4在多孔陶瓷真空吸盘表面涂覆一层双疏改性自清洁涂料，喷涂后进行室温固化6-12h。
9.采用上述技术方案，涂覆具有良好自清洁效果的双疏改性涂料，提升疏水疏油性能，当气流等通过多孔陶瓷表面时，有效进行自我清洁，大大减缓吸盘孔隙堵塞，无需特殊步骤对其进行清洗。
10.优选的，所述双疏改性涂料的制备方法为，将50-90重量份30-50wt％甲醇水溶液作为溶剂，加入10-40重量份纳米碳酸钙和20-30重量份纳米zno混合搅拌至溶解，缓慢滴加20-30重量份甲基三甲氧基硅烷，反应完成后即得。
11.采用上述技术方案，引入的有机基团(si-ch3)能使表面具有很强的超疏水性，固化后形成摩擦力小、光滑度高的双疏改性涂料层，可以大大增强自清洁能力，延长陶瓷吸盘的连续使用时长。
12.优选的，步骤s4中以先将多孔陶瓷真空吸盘进行稀盐酸溶液浸泡处理，然后再进行双疏改性涂料的涂覆。
13.采用上述技术方案，通过队先后顺序的确定，来使得稀盐酸达到其对蛭石残渣最佳的溶解效果，生成光亮金属盐层，提升陶瓷吸盘表面的光滑度，避免损坏吸附工件。
14.优选的，所述稀盐酸的浓度为1-4wt％，浸泡时长为3-8h。
15.优选的，原料包括以重量份计的，40-60份膨化蛭石、130-210份碳化硅。
16.优选的，所述分散剂可以是乙撑双油酸酰胺、烷基醇酰胺和甲基醇胺酯中的任意一种。
17.采用上述技术方案，乙撑双油酸酰胺、烷基醇酰胺和甲基醇胺酯具有较好的阻垢和分散效果，，经过多次实验发现，含有酰胺基团的分散剂在分散性和润滑性上最适用于本技术中蛭石粉末的分散，在陶瓷胚料中更加均匀，生成的孔隙大小适中，孔隙数量较多，孔隙率较大，因此可以使得多孔陶瓷真空吸盘的自清洁性和吸附性能稳定性上得到充分提升。
18.第二方面，本技术提供一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法制得的多孔陶瓷真空吸盘，可应用于电子行业、手机面板加工、印刷、pcb加工等要求使用真空吸附方式的领域。
19.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术采用膨化蛭石占位，通过高温时体积膨胀回复常温时体积收缩的机理完成多孔陶瓷的造孔，然后通过规定过筛目数和调试蛭石粉的添加量，使得多孔陶瓷达到了孔隙率高、孔径大小均衡的优点，增强多孔陶瓷的性能稳定性，并达到所需吸力效果。
20.2、本技术中对烧结后的多孔陶瓷真空吸盘料进行盐酸浸泡处理，盐酸通过孔隙时可溶解蛭石粉，使其转变为铝盐等物质，丧失蛭石的吸附性能，避免堵塞；而且生成的金属化合物性质较为稳定，有利于多孔陶瓷进行长期使用；涂覆具有良好自清洁效果的双疏改
性涂料，提升疏水疏油性能，并进行自我清洁，防止出现多孔陶瓷真空吸盘孔隙堵塞从而报废，避免资源浪费和经济效益损失。
具体实施方式
21.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
22.其中，所述分散剂乙撑双油酸酰胺、烷基醇酰胺和甲基醇胺酯分别为，由江西智联新材料有限公司生产的乙撑双油酸酰胺；由山东麦丰生物技术有限公司生产的烷基醇酰胺；由宁波高新区百水合科技有限公司生产的甲基醇胺酯。实施例
23.实施例1一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将30kg蛭石在80℃下真空干燥20h，去除水分后，进行粉碎过筛得到蛭石粉末，最后将蛭石粉末和30kg烷基醇酰胺混合搅拌10min；s2、将80kg碳化硅球磨10后，与蛭石粉末混合球磨1h，待混合物混合均匀后，称取一定量的混合物，利用干法压片机压制成型，其成型压力为40mpa，保压时间为3min；s3、将步骤s2中压制好的陶瓷胚料置于120℃的放置10h后，升温烧制，升温速率为5℃/min,当温度达到250℃时保温2h，600℃时保温1h，12000℃时保温2h，最后以4℃/min的速率冷却至室温；s4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡，稀盐酸的浓度为1wt％，浸泡时长为8h。
24.实施例2一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将40kg蛭石在100℃下真空干燥15h，去除水分后，进行粉碎过筛得到蛭石粉末，最后将蛭石粉末和40kg乙撑双油酸酰胺混合搅拌15min；s2、将100重量份碳化硅球磨12.5h后，与蛭石粉末混合球磨2h，待混合物混合均匀后，称取一定量的混合物，利用干法压片机压制成型，其成型压力为30mpa，保压时间为3min；s3、将步骤s2、所得压制好的样品置于100℃的放置12.5h后，升温烧制，升温速率为4℃/min,当温度达到300℃时保温1.5h，700℃时保温1.5h，1300℃时保温1.5h，最后以5℃/min的速率冷却至室温；s4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡，稀盐酸的浓度为2wt％，浸泡时长为5.5h。
25.实施例3一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将50kg蛭石在80℃下真空干燥20h，去除水分后，进行粉碎过筛得到蛭石粉末，最后将蛭石粉末和50kg甲基醇胺酯混合搅拌20min；s2、将120kg碳化硅球磨15h后，与蛭石粉末混合球磨3h，待混合物混合均匀后，称
取一定量的混合物，利用干法压片机压制成型，其成型压力为40mpa，保压时间为1min；s3、将步骤s2中压制好的陶瓷胚料置于120℃的放置10h后，升温烧制，升温速率为3℃/min,当温度达到350℃时保温1h，600℃时保温2h，1400℃时保温1h，最后以6℃/min的速率冷却至室温；s4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡，稀盐酸的浓度为1wt％，浸泡时长为8h。
26.实施例4按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，未进行步骤s4中盐酸浸泡处理。
27.实施例5按照实施例4的方法进行，其不同之处在于，首先经过浓度为4wt％稀盐酸，浸泡时长为3h；然后还包括步骤s4在多孔陶瓷真空吸盘表面涂覆一层双疏改性涂料，喷涂后进行室温固化6h；涂覆涂料的量为每1m2涂覆涂料1kg；双疏改性涂料的制备方法为，将50kg 50wt％甲醇水溶液作为溶剂，加入30kg纳米碳酸钙和20kg纳米zno混合搅拌至溶解，缓慢滴加20kg甲基三甲氧基硅烷，75摄氏度下反应3h即得。
28.实施例6按照实施例1的方案进行，其不同之处在于，包括步骤s4在多孔陶瓷真空吸盘表面涂覆一层双疏改性涂料，喷涂后进行室温固化12h，每1m2涂覆涂料1kg；其中，双疏改性涂料的制备方法为，将90kg 30wt％甲醇水溶液作为溶剂，加入40kg纳米碳酸钙和30kg纳米zno混合搅拌至溶解，缓慢滴加30kg甲基三甲氧基硅烷，75摄氏度下反应3h即得。
29.实施例7按照实施例5的方案进行，其不同之处在于，步骤s4中处理顺序不同，多孔陶瓷真空吸盘首先经过涂覆一层双疏改性涂料，喷涂后进行室温固化6h；然后在浓度为4wt％稀盐酸中浸泡3h。
30.对比例对比例1按照实施例1的方案进行，其不同之处在于，将外包材原料中膨化蛭石粉末等量替换为膨胀石墨。
31.对比例2按照实施例1的方案进行，其不同之处在于，将外包材原料中蛭石等量替换为碳酸氢铵造孔剂。
32.对比例3按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，未将蛭石与分散剂先进行混合。
33.性能检测试验1.真空吸盘性能参数测试2.吸盘表面光滑度测试检测方法1.真空吸盘性能参数测试：按照对实施例以及对比例中制得的多孔陶瓷真空吸盘进行各项指标检测，检测方法为将多孔陶瓷真空吸盘安装到吸盘安装头上(方形吸盘100*100cm)，真空吸盘向吸附板接触，拉力传感器测出吸盘对吸附板的预压力，真空发生器进行
抽真空，至真空度为-850mbar，流量计会实时显示记录压力和流量变化，在初始和进行堵塞实验后记录吸取工件垂直运动的吸力、耗气量等参数，堵塞实验为将初始吸盘放入盐溶液中浸泡30min，然后在pm10浓度为150g/m3条件下的扬尘车间接通吸附12h即可；初始多孔陶瓷真空吸盘和堵塞实验后的吸盘性能参数检测结果见表1；2.吸盘表面光滑度测试：根据国标gb/t3505-2000,采用触针式电感轮廓仪对表面光滑度参数中轮廓算数平均差ra进行测定，检测结果见表2。
34.表1表2检测项目轮廓算数平均差ra实施例11.6实施例21.6实施例31.5实施例41.5实施例51.4实施例61.4实施例71.5对比例11.7对比例21.8对比例31.9结合实施例1和实施例4的性能检测结果可以看出，未经过盐酸浸泡后的多孔陶瓷真空吸盘材料由于未溶解掉蛭石残渣并生成附着在陶瓷孔径的金属盐层，多孔陶瓷真空吸盘光滑性有所降低，且陶瓷的吸附性能也减弱；结合实施例1和实施例5的性能检测结果可以看出，对多孔陶瓷真空吸盘材料进行盐酸处理并涂覆涂料后表面光滑度更大幅度的提升，涂料材料具有良好的流平效果并且固化后具有表面润滑的作用，而且由于吸附时气流摩擦损失减小，吸力性能提升；结合实施例1和实施例6性能检测结果可以看出，陶瓷吸盘的表面更加光滑，吸力、吸附性增强，气体摩擦减小，但是上述的起效程度有限，实施例5的效
果为最好。
35.结合实施例1和实施例7的性能检测结果可以看出，涂覆双疏涂料之后再进行盐酸处理，由于涂料的疏水性，稀盐酸无法对吸盘中的蛭石残渣达到很好的渗透溶解，形成光滑金属层的效果。
36.结合实施例1和对比例1的性能检测结果可以看出，将膨化蛭石等量替换为膨胀石墨时，陶瓷吸盘表面粗糙度增加，容易损坏吸附工件，孔径大小不可控，均匀度降低，无法形成光滑金属层，导致吸盘的微孔更加容易堵塞；结合实施例1和对比例1、对比例2的性能检测结果可以看出，碳酸氢铵造孔剂也有上述陶瓷吸盘表面粗糙度增加，容易损坏吸附工件的问题，孔径大小不可控，均匀度降低，无法形成光滑金属层，但是挥发为气体堵塞的可能低于对比例1中使用膨胀石墨制备的多孔陶瓷真空吸盘。
37.结合实施例1和对比例3的性能检测结果可以看出，表面润滑度降低，而且蛭石粉末分散性不好，导致形成了大小不均匀的微孔，不同区域吸附力不完全一致，因此造成性能上不稳定。
38.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、制备分散剂蛭石粉末复合物：将膨化蛭石真空干燥、去除水分，然后粉碎过筛，得到蛭石粉末，将蛭石粉末和分散剂加热搅拌至混合均匀，制得分散剂蛭石粉末复合物；s2、制备多孔陶瓷真空吸盘胚料：将碳化硅球磨10-15h，与蛭石粉末混合球磨1-3h，待碳化硅蛭石混合物混合均匀后，取混合物利用干法压片压制成型，其成型压力为 24-30mpa，保压3-4min；s3、烧制多孔陶瓷真空吸盘胚料：将步骤s2中压制好的多孔陶瓷真空吸盘胚料置于80-120℃温度放置，升温烧制，升温速率为3-5℃/min ,当温度达到250-350℃时保温1-2h，600-800℃时保温1-2h，1200-1400℃时保温1-2h，冷却至室温，打磨吸盘表面至光滑；s4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡。2.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：制备步骤还包括步骤s4在多孔陶瓷真空吸盘表面涂覆一层双疏改性自清洁涂料，喷涂后进行室温固化6-12h。3.根据权利要求2所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：所述双疏改性涂料的制备方法为，将50-90重量份30-50wt％甲醇水溶液作为溶剂，加入10-40重量份纳米碳酸钙和20-30重量份纳米zno混合搅拌至溶解，缓慢滴加20-30重量份甲基三甲氧基硅烷，反应完成后即得。4.根据权利要求2所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：步骤s4中以先将多孔陶瓷真空吸盘进行稀盐酸溶液浸泡处理，然后再进行双疏改性涂料的涂覆。5.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：所述稀盐酸的浓度为1-4wt％，浸泡时长为3-8h。6.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：原料包括以重量份计的，40-60份膨化蛭石、130-210份碳化硅。7.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂可以是乙撑双油酸酰胺、烷基醇酰胺和甲基醇胺酯中的任意一种。8.由权利要求1-7中任意一项所述的一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法制备的多孔陶瓷真空吸盘可应用于电子行业、手机面板加工、印刷、pcb加工等要求使用真空吸附方式的领域。

技术总结
本申请涉及陶瓷制造技术领域，具体公开了一种多孔陶瓷真空吸盘材料的制备方法及其应用。制备方法包括如下步骤：S1、制备分散剂蛭石粉末复合物；S2、制备多孔陶瓷真空吸盘胚料：球磨、混合各原料，将其压制成陶瓷胚料；S3、烧制多孔陶瓷真空吸盘胚料；S4、将多孔陶瓷真空吸盘放入稀盐酸中进行浸泡。本申请中制得的可提供多孔陶瓷真空吸盘，采用粗细均匀的颗粒，制备的多孔陶瓷真空吸盘的表面光滑平整，陶瓷微孔分布均匀、孔隙率高，并且具有良好的自清洁性，不易发生孔内堵塞现象，可以长期使用。可以长期使用。


技术研发人员：刘国彬
受保护的技术使用者：深圳市德澳美科技有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/9/20