一种可用于制备陶瓷体的热可塑性组合物，其包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和羟丙基甲基纤维素，其DS为至少1.4且MS为至少0.6，其中DS是甲氧基的取代度并且MS是羟基丙氧基的摩尔取代度，并且作为2重量％水溶液在20℃下确定的粘度高达80mPa·s，其中所述热可塑性组合物包含至少40重量百分比的所述无机材料和至少10重量百分比的所述羟丙基甲基纤维素，并且其中所述组合物不包含多于5重量百分比的水，所有百分比均基于所述组合物的总重量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热可塑性组合物及其用于制造模塑体的用途。
技术介绍
由由于烘烤或烧结而凝固的无机材料(例如陶瓷形成材料)制造模塑体是众所周知的。根据一种操作，将无机材料与水和模塑助剂(例如无机粘合剂、表面活性剂、润滑剂和增塑剂)混合并捏合。水的量通常为每100重量份无机材料10至60重量份，典型地15至40重量份的水。然而，当无机材料在水存在下不具有惰性时、当应有利于尚未凝固的昂贵无机材料的循环利用时或者当显著量水的存在对待模塑的无机材料具有其它不期望的影响时，显著量水的存在是不期望的。还已知的是，使包含无机材料的组合物经受热模塑技术，例如热挤压。在已知的热挤压工艺中，通常将无机材料以与聚合物粘合剂共混的细粉的形式使用。在介于该聚合物粘合剂的玻璃化转变温度和分解温度之间的温度下挤压共混物以形成称为“生坯体”的陶瓷前体。生坯体中的聚合物粘合剂有助于维持该生坯体的结果完整性。用于陶瓷组合物的热挤压的已知聚合物粘合剂是例如聚乙烯、聚甲醛、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙烯基-乙酸酯共聚物和聚(乙烯-共-丙烯酸丁酯)。他们以相对高的量使用以使无机颗粒粘结而不在其之间留下空隙空间并且能够使无机颗粒通过热模塑技术进行加工。通常通过热或催化降解来去除聚合物粘合剂。在除去粘合剂之后，烘烤成形结构以将无机颗粒烧结成致密化的成形陶瓷体。如美国专利号5,041,248中所公开的，用于热塑性陶瓷模塑组合物的已知粘合剂的主要问题是粘合剂从成形的陶瓷前体热分解一般向烧结体中引入缺陷，例如裂缝和空隙。为了使缺陷最小化，非常缓慢地除去粘合剂。然而，已知粘合剂在不存在氧的情况下需要非常高的脱粘温度。由于所使用材料的氧敏感性，因此通常脱粘气氛不含氧。对于上述粘合剂还众所周知的是：在脱粘步骤期间释放有毒气体并且陶瓷最终产品中的剩余碳含量来自不完全燃烧。因此，长期以来需要提供这样的新热可塑性组合物，其包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和粘合剂，其中所述粘合剂可在较温和的脱粘条件下除去。因此，已出乎意料地发现，某些羟丙基甲基纤维素可用作包含由于烘烤或烧结而凝固之无机材料的热可塑性组合物中的粘合剂。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是热可塑性组合物，其包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和羟丙基甲基纤维素，所述羟丙基甲基纤维素的DS为至少1.4且MS为至少0.6，其中DS是甲氧基的取代度并且MS是羟基丙氧基的摩尔取代度，并且作为2重量％水溶液在20℃下所确定的粘度高达80mPa·s，其中所述热可塑性组合物包含至少40重量百分比的无机材料和至少10重量百分比的羟丙基甲基纤维素，并且其中所述组合物不包含多于5重量百分比的水，所有的百分比均基于所述组合物的总重量。本专利技术的另一个方面是用于制造模塑体的方法，所述方法包括以下步骤：加热上述组合物以提供可塑性物料，使该可塑性物料经受热模塑技术以产生模塑体以及烧结该模塑体。本专利技术的又一个方面是由上述组合物产生的模塑体。本专利技术的又一个方面是所述模塑体作为催化剂载体、作为催化剂、热交换体、过滤体、管或膜的用途。具体实施方式本专利技术的热可塑性组合物包含由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，优选陶瓷形成材料。由于烘烤或烧结而凝固的物料不包括水硬性粘合剂(例如水泥或石膏)，并且不包括基于水泥或石膏的物料。无机陶瓷形成材料可以是合成产生的材料，例如氧化物、氢氧化物等，或者其可以是天然存在的矿物，例如粘土、滑石或这些的任意组合。更优选地，所述无机材料是氧化铝或其前体、二氧化硅或其前体、铝酸盐、铝硅酸盐、氧化铝二氧化硅、长石、二氧化钛、熔融二氧化硅、氮化铝、碳化铝、高岭土、堇青石或其前体、莫来石或其前体、粘土、膨润土、滑石、锆石、氧化锆、尖晶石、碳化硅、硼化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钛、碳化硼、氧化硼、硼硅酸盐、硼硅酸钠钡、硅酸盐和页硅酸盐、金属硅、碳、毛玻璃、稀土氧化物、碱石灰、沸石、钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铝、钡铁氧体、锶铁氧体，或此类无机材料中两种或更多种的组合。术语“粘土”意指具有片状结构并且在与水混合时形成塑性物料的水合硅酸铝。通常来说，粘土由一种或多种结晶结构例如高岭土、伊利石和蒙脱石构成。优选的氧化物是当与粘土混合时形成堇青石和莫来石的那些(例如，用于形成堇青石的二氧化硅和滑石，和在形成莫来石时的氧化铝)。所述无机材料通常呈粉末的形式。典型的颗粒尺寸为至多10微米。基于所述组合物的总重量，无机材料总计为至少40重量％，优选至少45重量％，
更优选至少50重量％，并且甚至更优选至少55重量％。基于所述组合物的总重量，无机材料的量为至多90重量％，并且优选至多85重量％，或至多80重量％，或至多75重量，或至多70重量％。本专利技术的热可塑性组合物还包含羟丙基甲基纤维素。令人吃惊的是，用于本专利技术的羟丙基甲基纤维素可在通常施加于无机粉末和无机粘合剂之共混合物的条件下经受热模塑技术。所述羟丙基甲基纤维素可在后续脱粘步骤中通过热脱粘或通过用水萃取来从模塑陶瓷前体(“生坯体”)除去，这避免了形成有毒气体。所述羟丙基甲基纤维素具有含β-1,4糖苷键键合的D-吡喃葡萄糖重复单元的纤维素骨架，在本专利技术的情形下将所述重复单元命名为脱水葡萄糖单元。脱水葡萄糖单元的羟基被甲氧基取代的程度在本专利技术中必不可少。脱水葡萄糖单元的羟基不被除甲氧基和羟基丙氧基之外的任何基团取代。将每个脱水葡萄糖单元的平均甲氧基数称为甲氧基的取代度，DS(degree ofsubstitution)。在DS的定义中，术语“被甲氧基取代的羟基”在本专利技术中应解释为不仅包括与纤维素骨架之碳原子直接结合的甲基化羟基，而且包括与纤维素骨架结合之羟基丙氧基取代基的甲基化羟基。将脱水葡萄糖单元的羟基被羟基丙氧基取代的程度通过表羟基丙氧基的摩尔取代度，MS(molar substitution)来表示。MS为羟丙基甲基纤维素中每个脱水葡萄糖单元的羟基丙氧基的平均摩尔数。应理解，在羟基丙氧基化反应期间，可通过甲基化剂和/或羟基丙氧基化剂进一步醚化与纤维素骨架结合的羟基丙氧基的羟基。对于脱水葡萄糖单元之同一碳原子位置的多个后续羟基丙氧基化反应产生其中多个羟基丙氧基通过醚键彼此共价结合的侧链，每个侧链作为整体形成纤维素骨架的羟基丙氧基取代基。因此，术语“羟基丙氧基”在MS的情形下必须解释为指作为羟基丙氧基取代基的构成单元的羟基丙氧基，其包括单个羟基丙氧基或者其中两个或更多个羟基丙氧基单元通过醚键键合彼此共价结合的上述侧链。在该定义中，羟基丙氧基取代基的末端羟基是否经进一步甲基化并不重要；对于MS的确定，甲基化和未经甲基化的羟基丙氧基基团二者均包括在内。用于本专利技术组合物的羟丙基甲基纤维素的DS为至少1.4，优选至少1.6，更优选至少1.7，并且最优选至少1.8。所述羟丙基甲基纤维素的DS一般为至多2.7，更典型地至多2.5，并且甚至更典型地至多2.4。用于本专利技术组合物的羟丙基甲基纤维素的DS为至少0.6，并且优选至少0.7。所述羟丙基甲基纤维素的DS一般为至多1.9，典型地至多1.7，更典型地至多1.5，并且最典
型地至多1.3。甲氧基％和羟基丙氧基％的确定根据美国药典(United States Pharmacopeia)来进行(USP 35，“羟丙甲纤维素”，第346本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热可塑性组合物，其包含：由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和羟丙基甲基纤维素，其DS为至少1.4且MS为至少0.6，其中DS是甲氧基的取代度并且MS是羟基丙氧基的摩尔取代度，并且作为2重量％水溶液在20℃下确定的粘度高达80mPa·s，其中所述热可塑性组合物包含至少40重量百分比的所述无机材料和至少10重量百分比的所述羟丙基甲基纤维素，并且其中所述组合物不包含多于5重量百分比的水，所有百分比均基于所述组合物的总重量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.16 US 61/9280121.一种热可塑性组合物，其包含：由于烘烤或烧结而凝固的无机材料，和羟丙基甲基纤维素，其DS为至少1.4且MS为至少0.6，其中DS是甲氧基的取代度并且MS是羟基丙氧基的摩尔取代度，并且作为2重量％水溶液在20℃下确定的粘度高达80mPa·s，其中所述热可塑性组合物包含至少40重量百分比的所述无机材料和至少10重量百分比的所述羟丙基甲基纤维素，并且其中所述组合物不包含多于5重量百分比的水，所有百分比均基于所述组合物的总重量。2.如权利要求1所述的组合物，其中作为2％重量水溶液在20℃下所确定，所述羟丙基甲基纤维素的粘度高达60mPa·s。3.如权利要求1或2中任一项所述的组合物，其中所述羟丙基甲基纤维素的DS为1.6至2.5。4.如权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述羟丙基甲基纤维素的MS为0.6至1.7。5.如权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述无机材料是陶瓷形成材料。6.如权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述无机材料是氧化铝或其前体、二氧化硅或其前体、铝酸盐、铝硅酸盐、氧化铝二氧化硅、长石、二氧化钛、熔融二氧化硅、氮化铝、碳化铝、高岭土、堇青石、莫来石、粘土、膨润土、滑石、锆石、氧化锆、尖晶石、碳化硅、硼化硅、氮化硅、二氧化钛、碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·拜尔，A·瓦格纳，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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