WO1999035083A1 - Method for producing homogenous and stable oxidized preliminary product suspensions - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a homogeneous and stable mixture of several inorganic solids by dispersing these substances in water.
- the resulting suspension is subsequently dried and then further processed so that a high-temperature superconducting mixed oxide consisting of the elements of these substances and oxygen is formed.
- the invention was based on the object of a method for producing a homogeneous, stable in terms of rheological properties and for the Spray drying to produce a suitable aqueous suspension in which the inorganic raw materials are dispersed according to the later chemical target composition.
- the object is achieved with a method for producing a homogeneous
- lanthanides including yttrium are particularly suitable, and particularly preferred among these are yttrium, lanthanum, cerium, neodymium, samarium, ytterbium and luthetium.
- This is used to produce a well-dispersed, homogeneous, long-term stable slip suitable for spray drying.
- the hydrolysis properties, the surface charges of the products and the control as well as the setting of a narrow pH value range of the suspension must be taken into account.
- a combination of electrostatic and static stabilization of the suspension is preferably selected.
- the electrostatic stabilization is based on the principle that the electrical charge present on the solid surface is identified and modified in such a way that sufficiently high and similar charges are present, which thus lead to the repulsion of the solid particles. This means that the existing agglomerates caused by Van der Waals forces are eliminated and homogeneous mixing of different raw material components can take place.
- the surface charges are modified by using anionic surfactants as dispersants in the case of negative charges, which increase the amount of charges and thus lead to an improvement in particle repulsion. Positively charged material components are reloaded with the appropriate amount of surfactant before mixing with negatively charged substances.
- a steric (spatial) stabilizing effect is achieved by additionally adding and incorporating polymers with chain lengths of> 2000, preferably> 3000 monomer units between the solid particles .
- water-soluble substances which do not decompose in the pH range from 1.5 to 5 or in the preferred range from 2.5 to 4.5 can preferably flocculate or strongly thicken out of the solution, such as polyglycols, for example.
- Polyoxazolines, polyester urethane, polyvinyl alcohol and cellulose ether can be used.
- a pH value which is favorable for the dispersion behavior is set in the range from 1.5 to 5, preferably in the range from 2.5 to 4.5, at which the inorganic components of the batch are insoluble or only slightly soluble in water are. This avoids working in the area of the isoelectric points, where dispersion is difficult or impossible due to the absence of repulsive particle charges.
- a polymer with a number of monomer units of at least 2000, preferably at least 3000 is attached between the solid particles, the particles are kept spatially at a distance, and steric stabilization also takes place.
- steric stabilization ensures an even more homogeneous distribution of the different cations and long-term stabilization of the suspension despite the solid components, which tend to hydrolysis. Without steric stabilization, the effect of the dispersants or surfactants could decrease due to the hydrolysis.
- the influencing and control of the pH value is also of particular importance for setting the slip viscosity required for spray drying and its constancy over time.
- the pH of the various components of the superconductor precursor is different and is subject to a different change over time due to hydrolysis when introduced into water.
- Table 1 contains this information for the raw material components of a BiPbSrCaCu oxide superconductor. It follows from this that the pH is very strong, in particular due to the relatively high proportion of Bi in these substances influenced and shifted towards lower values. All other components, in particular Ca oxalate, but also bi-hydroxide act in the opposite direction.
- FIGS. 1 to 3 show the viscosities ( ⁇ ) of the suspensions as a function of the shear rate gradient (D), measured with a Rotovisko RV 20 from Haake. Due to the deviating from the spherical shape
- Geometry of the solid particles results in the strong increase in viscosity for most non-spherical inorganic powders at very low shear forces or without any shear, which is referred to as the structural viscosity.
- the processing process of the suspensions is characterized by constant movement of the suspension by stirring or conveying by means of pumps or atomizers, so that good processing properties are available at viscosities ⁇ ⁇ 100 mPa s at shear rates> 100 1 / s.
- Example 1 corresponds to a substitution of 12.5% of the bi-oxalate by bi-hydrate, as a result of which the pH was in the range from 3 to 4, which is particularly preferred, both immediately after preparation of the suspension and after storage for 24 hours.
- Example 2 describes the production of a lead-free material, with 15% of the bi-oxalate being replaced by the equivalent amount of bi-hydroxide.
- the pH value can be adjusted by adding small amounts of an organic acid, e.g. Oxalic acid to lower values or by adding hydroxides such as e.g. Ammonium hydroxide to be corrected to higher values.
- an organic acid e.g. Oxalic acid
- hydroxides such as e.g. Ammonium hydroxide
- Comparative Example 3 describes an approach which contained no Bi (OH) 3 for pH correction and no polymer for steric stabilization.
- the too low pH of approx. 2 was outside the range required for liquefaction and slip stabilization, where the solution of alkaline earth metal oxalates and copper oxalate must also be expected.
- Comparative Example 4 a batch was weighed which, after substitution of 50% of Bi 2 (C 2 0 4 ) 3, contained an excessively high proportion of Bi (OH) 3 and thus had pH values> 5 after storage for more than 3 h . At pH values> 5, water-soluble Cu complex compounds can form under the given conditions after a relatively short time. Accordingly, under the above-mentioned conditions no slip which is stable over the long term with regard to viscosity constancy can be produced.
- Example 1 The following raw materials were weighed out for a 1 kg batch: 304 g Bi 2 (C 2 0 4 ) 3 ; 30 g Bi (OH) 3 ; 51 g Pb (C 2 0 4 ); 220 g Sr (C 2 0 4 ); 145 g Ca (C 2 0 4 ); 250 g Cu (C 2 0 4 ).
- a pH of 3 to 4 is set by the amount and type of raw materials selected.
- the raw materials were stirred into 1 liter of deionized water. After one hour, 10 g of ammonium polyacrylate solution with 25% active substance content were added as a dispersing agent with further stirring. This was followed by homogenization for about 1 minute using an agitator operating on the rotor-stator principle at a peripheral speed of approximately 20 m / s.
- FIG. 1 shows the slip viscosity ⁇ as a function of the shear rate D after immediate measurement (V28) and after 1 h (V28-1), 3 h (V28-2) and 24 h (V28-3).
- these suspensions are considered to be sprayable, taking into account the time effect, and can be spray dried with a spray dryer that works with a two-substance nozzle.
- the suspension was produced according to Example 1.
- the suspension was produced according to Example 1, but without the addition of polyethylene glycol for steric stabilization.
- the suspension contained no polymer for steric stabilization (ie no addition of polyethylene glycol) and was otherwise prepared as described in Example 1. After all components had been introduced, the pH was initially 4.8 and increased to 5.2 after 3 h and to 5.6 after 24 h.
- the combination of pH adjustment e.g. by combining oxalate and hydrate additives
- selection of the type and amount of dispersant and addition of another polymer made it possible to solve the problem from a five-component system of oxide precursors that tended to hydrolyze to produce a long-term stable suspension for spray drying suitable for high-temperature superconductor materials.
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Verfahren zur Herstellung einer homogenen und stabilen Suspension aus OxidvorproduktenProcess for the production of a homogeneous and stable suspension from oxide precursors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer homogenen und stabilen Mischung von mehreren anorganischen Feststoffen durch Dispergierung dieser Stoffe in Wasser. Die dadurch entstehende Suspension wird nachfolgend getrocknet und danach so weiterverarbeitet, daß ein hochtemperatursupraleitendes Mischoxid bestehend aus den Elementen dieser Stoffe und Sauerstoff entsteht.The invention relates to a method for producing a homogeneous and stable mixture of several inorganic solids by dispersing these substances in water. The resulting suspension is subsequently dried and then further processed so that a high-temperature superconducting mixed oxide consisting of the elements of these substances and oxygen is formed.
Für die Herstellung von Hochtemperatursupraleitem hoher Stromtragfähigkeit ist es erforderlich, das Material bezüglich chemischer Reinheit, Homogenität, Phasenreinheit, Phasenzusammensetzung, Kristallisationsgrad und Komfeinheit zu optimieren. Diese Materialien stellen Mischoxide dar, die neben Sauerstoff vorwiegend ein oder mehrere Erdakaiimetalle, Kupfer und eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Bismut, Blei, Yttrium, Lanthanide, Thallium oder weiteren Oxiden enthalten. Die Rohstoffe, die zur Herstellung der gewünschten chemischen Zusammensetzung benötigt werden, müssen sehr homogen vermischt und thermisch zu den Mischoxiden mit definierten kristallographischen Phasen umgesetzt werden, um qualitativ hochwertige Endprodukte zu erhalten.For the production of high-temperature superconductors with a high current carrying capacity, it is necessary to optimize the material with regard to chemical purity, homogeneity, phase purity, phase composition, degree of crystallization and fineness. These materials are mixed oxides which, in addition to oxygen, predominantly contain one or more earth metal, copper and one or more elements from the group bismuth, lead, yttrium, lanthanide, thallium or other oxides. The raw materials required to produce the desired chemical composition must be mixed very homogeneously and thermally converted to the mixed oxides with defined crystallographic phases in order to obtain high-quality end products.
Um eine möglichst hohe chemische Homogenität und eine hohe Reaktivität bei der Bildung der Mischoxide zu erreichen, werden zur Herstellung der hochtemperatur- supraleitenden Pulver sehr unterschiedliche Verfahren in der Literatur vorgeschlagen.In order to achieve the highest possible chemical homogeneity and high reactivity in the formation of the mixed oxides, very different processes are proposed in the literature for the production of the high-temperature superconducting powders.
Das Mischen der jeweiligen Oxide bzw. Carbonate im Falle der Erdalkalimetalle stellt eine geläufige Methode dar, die aber nicht zu qualitativ hochwertigen Endprodukten führt. Mit dieser Methode werden wegen der unzureichenden Reaktivität der Pulver lange Reaktionszeiten bei der thermischen Behandlung benötigt, so daß relativ grobkörnige Mischoxidpulver entstehen. Außerdem ist die geforderte chemische Reinheit bezüglich eines niedrigen Restkohlenstoffgehaltes wegen der schwierigen thermischen Zersetzung von Erdalkalimetallcarbonaten bzw. Carbonatneubildung nur schwer erreichbar.Mixing the respective oxides or carbonates in the case of alkaline earth metals is a common method, but does not lead to high quality end products. With this method, because of the insufficient reactivity of the powder, long reaction times during the thermal treatment are required, so that relative coarse-grained mixed oxide powders are formed. In addition, the required chemical purity with regard to a low residual carbon content is difficult to achieve due to the difficult thermal decomposition of alkaline earth metal carbonates or new carbonate formation.
Bei der Sprühpyrolyse werden Metallnitrate enthaltende Lösungen in Gegenwart von organischen Substanzen in einem Hochtemperaturreaktor eingesprüht und zum Oxid umgesetzt (EP 0 473 621 ; EP 0 369 117). Diese Prozesse sind technisch aufwendig und bezüglich der chemischen Zusammensetzung der Endprodukte schlecht reproduzierbar, da bei diesen Bedingungen flüchtige Metallverbindungen entstehen können. Außerdem ist die Umweltbelastung durch Abprodukte hoch, die wiederum nur mit erhöhtem technischem Aufwand vermieden werden kann.In spray pyrolysis, solutions containing metal nitrates are sprayed in the presence of organic substances in a high-temperature reactor and converted to the oxide (EP 0 473 621; EP 0 369 117). These processes are technically complex and are difficult to reproduce with regard to the chemical composition of the end products, since volatile metal compounds can form under these conditions. In addition, the environmental impact of waste products is high, which in turn can only be avoided with increased technical effort.
Der Sol-Gel-Prozeß , bei dem eine wäßrige Lösung von Metallsalzen z. B. in Form von Acetaten mit Wasser und Essigsäure z. B. mit einem Veresterungsprodukt von Citronensäure und Ethylenglycol versetzt wird, erfolgt die Überführung vom Sol- in den Gelzustand und nachfolgend die Entwässerung. Dieses Verfahren ist technisch aufwendig und wird meist nur im Labor- Maßstab praktiziert.The sol-gel process in which an aqueous solution of metal salts z. B. in the form of acetates with water and acetic acid z. B. is mixed with an esterification product of citric acid and ethylene glycol, the transfer from the sol to the gel state and then the dewatering. This process is technically complex and is usually only practiced on a laboratory scale.
Die Mischfällung von Nitraten oder Chloriden, die in Wasser gelöst werden, wobei die Lösungen vermischt und mit Oxalsäure als wasserun- oder schwer lösliche Metalloxalatgemische ausgefällt werden, wird in den Patentschriften EP 0 117 059; EP 0 522 575; EP 0 285 392; EP 0 302 830; EP 0 912 450; US 5 298 654 beschrieben. Um bei der Herstellung einer Verbindung des Systemes Bi, Pb, Sr, Ca, Cu alle Nitrate in Lösung zu bringen, wird ein pH-Wert < 1 eingestellt, bei dem die nachfolgend ausgefällten Erdalkalimetalloxalate wieder wasserlöslich sind. Es wird deshalb entweder mit einem starken Überschuß des Fällungsmittels in Form von Oxalsäure oder mit Zusatz von organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Ethanol oder mit Ammoniumoxalat bzw. Natriumoxalaten als Fällungsmittel gearbeitet.The mixed precipitation of nitrates or chlorides, which are dissolved in water, the solutions being mixed and precipitated with oxalic acid as water-insoluble or sparingly soluble metal oxalate mixtures, is described in the patents EP 0 117 059; EP 0 522 575; EP 0 285 392; EP 0 302 830; EP 0 912 450; US 5,298,654. In order to bring all nitrates into solution during the production of a compound of the system Bi, Pb, Sr, Ca, Cu, a pH value <1 is set at which the alkaline earth metal oxalates which subsequently precipitate are water-soluble again. It is therefore either with a strong excess of the precipitant in the form of oxalic acid or with the addition of organic solvents such as. B. ethanol or worked with ammonium oxalate or sodium oxalates as a precipitant.
Die technische Realisierung dieser Prozesse erfordert einen hohen technischen Aufwand bei der Entsorgung oder Wiederverwendung von Abprodukten in Form des Ammoniumhydroxides oder der wässrigen Lösung des Nitratsäurerestes mit einem pH- Wert < 1 , die gegebenenfalls ethanolhaltig ist und außerdem überschüssige Oxalsäure enthält. Natriumverunreinigungen aus der Verwendung von Natriumoxalaten als Fällungsmittel sind bei diesen Stoffen bzw. den Endprodukten ebenfalls unerwünscht.The technical implementation of these processes requires a high level of technical Effort for the disposal or reuse of waste products in the form of the ammonium hydroxide or the aqueous solution of the nitrate acid residue with a pH <1, which may contain ethanol and also contains excess oxalic acid. Sodium impurities from the use of sodium oxalates as precipitants are also undesirable for these substances or the end products.
Die Sprühtrocknung derartiger Mischfällungsprodukte, die meist nur in geringer Konzentration in der „Mutterlauge" in der Größenordnung von 10 % als Feststoff enthalten sind, ist aus energietechnischer Sicht ungünstig. Außerdem können bei der thermischen Entwässerung durch Rückreaktionen flüchtige Produkte entstehen, die mit der Abluft ausgetragen werden und die chemische Zusammensetzung der Nachfolgeprodukte in nicht reproduzierbarer Weise beeinflussen.The spray drying of such mixed precipitation products, which are usually only present in a small concentration in the "mother liquor" in the order of 10% as a solid, is unfavorable from an energy technology point of view. In addition, thermal reactions can result in volatile products which are discharged with the exhaust air and influence the chemical composition of the successor products in a non-reproducible manner.
Bei der Entwässerung ohne Temperatureinwirkung z.B. durch Filtration, Dekantieren, Zentrifugieren muß eine Wiederauflösung der Präzipitate vermieden werden, wofür nur ein enger pH-Wertbereich genutzt werden kann. Zur Komplettierung der Fällung werden wiederum Anteile organischer Lösungsmittel zugesetzt, die vom Filtrat mit hohem technischen Aufwand durch Destillation abgetrennt werden müssen. Bei diesen Prozessen, insbesondere beim Dekantieren und Zentrifugieren, können wegen der unterschiedlichen Dichten der verwendeten Rohmaterialien ebenfalls Entmischungserscheinungen auftreten.For drainage without the influence of temperature e.g. Filtration, decanting and centrifugation must prevent the precipitates from redissolving, for which only a narrow pH range can be used. To complete the precipitation, proportions of organic solvents are again added, which have to be separated from the filtrate by distillation at great technical expense. In these processes, especially when decanting and centrifuging, separation phenomena can also occur due to the different densities of the raw materials used.
Die o. g. Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden, indem eine wässrige Supension mit den Oxidvorprodukten der in den Rohmasseansatz einzubringenden Elemente in Form von Oxalaten, Hydroxiden oder Acetaten oder deren Gemischen hergestellt wird. Diese Oxidvorprodukte besitzen die für die spätere Mischoxidbildung erforderliche hohe Reaktivität, was eine der Voraussetzungen für hochwertige Endprodukte ist.The above Disadvantages are avoided in the process according to the invention by producing an aqueous suspension with the oxide precursors of the elements to be introduced into the raw material mixture in the form of oxalates, hydroxides or acetates or mixtures thereof. These oxide precursors have the high reactivity required for the later formation of mixed oxides, which is one of the prerequisites for high-quality end products.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer homogenen, bezüglich der rheologischen Eigenschaften stabilen und für die Sprühtrocknung geeigneten wäßrigen Suspension herzustellen, in der die anorganischen Rohstoffe entsprechend der späteren chemischen Sollzusammensetzung dispergiert sind.The invention was based on the object of a method for producing a homogeneous, stable in terms of rheological properties and for the Spray drying to produce a suitable aqueous suspension in which the inorganic raw materials are dispersed according to the later chemical target composition.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung einer homogenenThe object is achieved with a method for producing a homogeneous
Suspension, die zur Herstellung von oxidischen supraleitenden Pulvern verwendet werden kann, bei dem schwer wasserlösliche oder in Wasser unlösliche Vorprodukte der Oxide aus der Gruppe von Mg, Ca, Ba, Sr, Bi, Pb, Cu, AI, Zr, Hf, Sc, Y, Tl, Pt, Ag, Hg und Seltenerdelementen (= SE) in Wasser dispergiert werden, wobei die hierbei gebildete Suspension bei einem pH-Wert im Bereich von 1 ,5 bis 5 elektrostatisch stabilisiert wird.Suspension which can be used for the production of oxidic superconducting powders, in which precursors of the oxides from the group consisting of Mg, Ca, Ba, Sr, Bi, Pb, Cu, Al, Zr, Hf, Sc, which are sparingly water-soluble or water-insoluble, Y, Tl, Pt, Ag, Hg and rare earth elements (= SE) are dispersed in water, the suspension formed here being electrostatically stabilized at a pH in the range from 1.5 to 5.
Unter den Seltenerdelementen eignen sich insbesondere Lanthanide einschließlich Yttrium, und besonders bevorzugt unter diesen sind Yttrium, Lanthan, Cer, Neodym, Samarium, Ytterbium und Luthetium.Among the rare earth elements, lanthanides including yttrium are particularly suitable, and particularly preferred among these are yttrium, lanthanum, cerium, neodymium, samarium, ytterbium and luthetium.
Dies dient zur Herstellung eines gut dispergierten, homogenen, langzeitstabilen, für die Sprühtrocknung geeigneten Schlickers. Hierbei sind die Hydrolyseeigenschaften, die Oberflächenladungen der Produkte und die Kontrolle sowie die Einstellung eines engen pH-Wert-Bereichs der Suspension zu berücksichtigen. Vorzugsweise wird eine Kombination von elektrostatischer und stehscher Stabilisierung der Suspension gewählt.This is used to produce a well-dispersed, homogeneous, long-term stable slip suitable for spray drying. The hydrolysis properties, the surface charges of the products and the control as well as the setting of a narrow pH value range of the suspension must be taken into account. A combination of electrostatic and static stabilization of the suspension is preferably selected.
Die elektrostatische Stabilisierung beruht auf dem Prinzip, daß die auf der Feststoffoberfläche vorhandene elektrische Ladung identifiziert und so modifiziert wird, daß ausreichend hohe und gleichartige Ladungen vorliegen, die somit zur Abstoßung der Feststoffteilchen führen. Damit ist die Voraussetzung gegeben, daß die vorhandenen Agglomerate, die durch van der Waals'sche Kräfte entstehen, beseitigt werden und eine homogene Vermischung verschiedener Rohstoffkomponenten erfolgen kann. Die Modifizierung der Oberflächenladungen erfolgt dadurch, daß bei negativen Ladungen anionische Tenside als Dispergiermittel angewendet werden, die die Ladungsmengen erhöhen und so zur Verbesserung der Teilchenabstoßung führen. Positiv geladene Materialkomponenten werden mit der entsprechenden Tensidmenge vor der Vermischung mit negativ geladenen Stoffen umgeladen.The electrostatic stabilization is based on the principle that the electrical charge present on the solid surface is identified and modified in such a way that sufficiently high and similar charges are present, which thus lead to the repulsion of the solid particles. This means that the existing agglomerates caused by Van der Waals forces are eliminated and homogeneous mixing of different raw material components can take place. The surface charges are modified by using anionic surfactants as dispersants in the case of negative charges, which increase the amount of charges and thus lead to an improvement in particle repulsion. Positively charged material components are reloaded with the appropriate amount of surfactant before mixing with negatively charged substances.
Zur besseren Stabilisierung dieses dispergierten, elektrostatisch stabilisierten Zustandes und vor allem bei Mehrstoffsystemen, deren Komponenten unterschiedliche Dichten besitzen, wird durch zusätzliche Zugabe und Einlagerung von Polymeren mit Kettenlängen von > 2000 , vorzugsweise > 3000 Monomereinheiten zwischen den Feststoffpartikeln eine sterische (räumliche) stabilisierende Wirkung erzielt.For better stabilization of this dispersed, electrostatically stabilized state and especially in multi-component systems whose components have different densities, a steric (spatial) stabilizing effect is achieved by additionally adding and incorporating polymers with chain lengths of> 2000, preferably> 3000 monomer units between the solid particles .
Als Polymere können vorzugsweise in Wasser lösliche Stoffe, die sich im pH- Wertbereich von 1 ,5 - 5 bzw. im bevorzugten Bereich von 2,5 - 4,5 nicht zersetzen, aus der Lösung ausflocken oder stark eindicken, wie zum Beispiel Polyglykole, Polyoxazoline, Polyesterurethan, Polyvinylalkohol und Celluloseether, verwendet werden.As polymers, water-soluble substances which do not decompose in the pH range from 1.5 to 5 or in the preferred range from 2.5 to 4.5 can preferably flocculate or strongly thicken out of the solution, such as polyglycols, for example. Polyoxazolines, polyester urethane, polyvinyl alcohol and cellulose ether can be used.
Auf diese Weise gelingt es, Oxidvorprodukt - Mischungen, die sogenannte schwere Elemente wie Bi und Pb oder Y neben „leichten" Elementen wie z. B. Sr, Ca oder Ba enthalten, so zu dispergieren und die Suspension zu stabilisieren, daß keine Sedimentation von schweren Komponenten oder andere Entmischungen innnerhalb dieser Suspension stattfindet.In this way it is possible to disperse oxide precursor mixtures which contain so-called heavy elements such as Bi and Pb or Y in addition to “light” elements such as Sr, Ca or Ba, and to stabilize the suspension in such a way that no sedimentation of heavy components or other segregation takes place within this suspension.
Überraschend wurde festgestellt, daß zur Homogenisierung der Suspension und derIt was surprisingly found that to homogenize the suspension and
Deagglomeration der Feststoffkomponenten keine Mahlaggregate mit Verwendung von Mahlkugeln, wie es dem Stand der Technik in der Keramikindustrie entspricht, erforderlich sind. Die Dispergierung gelingt bevorzugt mit Hilfe von Dissolvern, Rührwerken oder gegebenfalls Mischaggregaten, die nach dem Stator-Rotor-Prinzip arbeiten und erhöhte Umfangsgeschwindigkeiten besitzen, wie zum Beispiel Kolloidmühlen. Erfindungsgemäß wird durch Auswahl der Rohstoffe ein für das Dispergierverhalten günstiger pH-Wert im Bereich von 1 ,5 bis 5, vorzugsweise im Bereich von 2,5 - 4,5 eingestellt, bei dem die anorganischen Komponenten des Ansatzes nicht oder nur geringfügig in Wasser löslich sind. Somit vermeidet man, daß im Bereich der isoelektrischen Punkte gearbeitet wird, wo die Dispergierung durch fehlende abstoßende Partikelladungen erschwert oder nicht möglich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen ausreichend große und gleichartige negative Oberflächenladungen an den Feststoffpartikeln vor, die zur Kompensation der van der Waals'schen Adhäsionskräfte, zu deren Abstoßung, zur vollständigen Dispergierung und damit zur homogenen Verteilung der verschiedenen Rohstoffkomponenten führen. Daraus ergibt sich die elektrostatische Stabilisierung.Deagglomeration of the solid components no grinding aggregates with the use of grinding balls, as it corresponds to the state of the art in the ceramic industry, are required. The dispersion is preferably achieved with the aid of dissolvers, agitators or, if appropriate, mixing units which operate on the stator-rotor principle and have increased peripheral speeds, such as colloid mills. According to the invention, by selecting the raw materials, a pH value which is favorable for the dispersion behavior is set in the range from 1.5 to 5, preferably in the range from 2.5 to 4.5, at which the inorganic components of the batch are insoluble or only slightly soluble in water are. This avoids working in the area of the isoelectric points, where dispersion is difficult or impossible due to the absence of repulsive particle charges. In the method according to the invention, there are sufficiently large and similar negative surface charges on the solid particles which lead to compensation of the van der Waals adhesion forces, to their repulsion, to complete dispersion and thus to the homogeneous distribution of the various raw material components. This results in electrostatic stabilization.
Falls zusätzlich zwischen den Feststoffpartikeln ein Polymer mit einer Anzahl von Monomereinheiten von mindestens 2000, vorzugsweise mindestens 3000, angelagert wird, werden die Partikel räumlich auf Distanz gehalten, und es erfolgt damit außerdem eine sterische Stabilisierung. Die sterische Stabilisierung sorgt in Ergänzung zur elektrostatischen Stabilisierung für eine noch homogenere Verteilung der verschiedenen Kationen und zur Langzeitstabiiisierung der Suspension trotz der teilweise zur Hydrolyse neigenden Feststoffkomponenten. Ohne sterische Stabilisierung könnte sich die Wirkung der Dispergiermittel bzw. Tenside aufgrund der Hydrolyse verringern.If, in addition, a polymer with a number of monomer units of at least 2000, preferably at least 3000, is attached between the solid particles, the particles are kept spatially at a distance, and steric stabilization also takes place. In addition to electrostatic stabilization, steric stabilization ensures an even more homogeneous distribution of the different cations and long-term stabilization of the suspension despite the solid components, which tend to hydrolysis. Without steric stabilization, the effect of the dispersants or surfactants could decrease due to the hydrolysis.
Die Beeinflussung und Kontrolle des pH-Wertes ist außerdem zur Einstellung der für die Sprühtrocknung notwendigen Schlickerviskosität und deren zeitliche Konstanz von besonderer Bedeutung.The influencing and control of the pH value is also of particular importance for setting the slip viscosity required for spray drying and its constancy over time.
Der pH-Wert der verschiedenen Komponenten des Supraleitervorproduktes ist unterschiedlich und unterliegt infolge Hydrolyse beim Einbringen in Wasser einer jeweils anderen zeitlichen Änderung. Tabelle 1 enthält diese Angaben für die Rohstoffkomponenten eines BiPbSrCaCu - Oxidsupraleiters. Daraus folgt, daß der pH- Wert insbesondere durch den in diesen Stoffen relativ hohen Anteil an Bi sehr stark beeinflußt und in Richtung niedrigerer Werte verschoben wird. Alle anderen Komponenten, insbesondere Ca-Oxalat, aber auch Bi-Hydroxid wirken in die gegenläufige Richtung.The pH of the various components of the superconductor precursor is different and is subject to a different change over time due to hydrolysis when introduced into water. Table 1 contains this information for the raw material components of a BiPbSrCaCu oxide superconductor. It follows from this that the pH is very strong, in particular due to the relatively high proportion of Bi in these substances influenced and shifted towards lower values. All other components, in particular Ca oxalate, but also bi-hydroxide act in the opposite direction.
Eine weitere, über den aktuellen technischen Stand bei der Herstellung von Hochtemperatursupraleitern wesentlich hinausgehende Maßnahme stellt die pH- Werteinstellung einer Suspension durch die Auswahl von Art und Menge der für eine bestimmte chemische Zusammensetzung des Endproduktes verwendeten Rohmaterialien, insbesondere in Form von Oxalaten und Hydraten, dar. So kann der pH-Wert auch bei unterschiedlichen chemischen Element - Zusammensetzungen in einem engen Bereich gehalten werden, wenn die Substitution von bestimmten Anteilen an Bi-Oxalat durch Bi-Hydroxid erfolgt.Another measure that goes far beyond the current state of the art in the manufacture of high-temperature superconductors is the pH adjustment of a suspension by selecting the type and amount of the raw materials used for a certain chemical composition of the end product, in particular in the form of oxalates and hydrates In this way, the pH value can be kept within a narrow range even with different chemical element compositions if certain proportions of Bi-oxalate are replaced by Bi-hydroxide.
Damit wird außerdem vermieden, daß die Oxalate von Cu, Ca, Sr , die bei pH-Werten < 2,5 in Wasser löslich sind, gelöst werden und beim Sprühtrocknen als flüchtige Stoffe oder als Feinstteilchen mit dem Abluftstrom ausgetragen werden. Durch Komplexbildung können bei pH > 5 ebenfalls wesentliche Cu - Anteile gelöst werden. Die Suspension ist diesbezüglich nur dadurch rheologisch beherrschbar, wenn keine oder nur unwesentliche Kationenanteile gelöst werden. Auch aus diesem Grund ist die Einstellung des pH-Wertes dieser Suspensionen von besonderer Bedeutung. This also prevents the oxalates of Cu, Ca, Sr, which are soluble in water at pH values <2.5, from being dissolved and discharged as volatile substances or as fine particles with the exhaust air stream during spray drying. Substantial Cu fractions can also be dissolved by complex formation at pH> 5. In this regard, the suspension can only be rheologically controlled if no or only insignificant proportions of cations are dissolved. For this reason, too, the adjustment of the pH of these suspensions is of particular importance.
Tabelle 1 : Zeitabhängigkeit der pH-Werte von in Wasser dispergierten Oxalaten und Bi-Hydroxid (10 %ig)Table 1: Time dependence of the pH values of water-dispersed oxalates and bi-hydroxide (10%)
Überraschend wurde festgestellt, daß das Eindicken des Schlickers vermieden und die Schlickerviskosität, wie es für die spätere Sprühtrocknung angestrebt wird, erniedrigt werden kann, wenn die Oxalate und der Anteil an Hydroxid zuerst in das Wasser eingebracht werden und durch Hydrolyse an der Oberfläche der Feststoffpartikel OH- Gruppen angelagert werden. Danach wird ein Dispergiermittel bzw. Tensid, z.B. mit NH4 +- und COOH"- Gruppen, in die Suspension eingebracht, die die Suspension elektrostatisch stabilisiert. Hierbei wird sich die NH4 +-Gruppe an der hydrolysierten Festkörperoberfläche anlagern und wird die negative Ladung der COO"-Gruppe gegenüber den anderen anorganischen Komponenten in der Suspension wirksam. Dadurch kommt es zunächst zu einer Viskositätserhöhung, die nach vollständiger Anlagerung der aktiven Gruppe des Dispergiermittels an der Feststoffoberfiäche nach ca. 5 h wieder kompensiert wird. Auch nach längerer Standzeit von 24 h und darüber hinaus verändert sich die Viskosität nur unwesentlich und der Schlicker ist gut sprühfähig.Surprisingly, it was found that the thickening of the slip can be avoided and the slip viscosity, as is aimed for later spray drying, can be reduced if the oxalates and the proportion of hydroxide are first introduced into the water and by hydrolysis on the surface of the solid particles OH - Groups are attached. Then a dispersant or surfactant, for example with NH 4 + and COOH " groups, is introduced into the suspension, which stabilizes the suspension electrostatically. The NH 4 + group will attach to the hydrolyzed solid surface and become the negative charge the COO " group against the other inorganic components in the suspension. This initially leads to an increase in viscosity, which is compensated for again after about 5 hours after the active group of the dispersant has completely deposited on the solid surface. Even after a long standing time of 24 hours and beyond, the viscosity changes only slightly and the slip is easy to spray.
Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, ein Fünf - Komponentensystem, von stark zur Hydrolyse neigenden Oxidvorprodukten wie zum Beispiel BiPbSrCaCu - Oxalate und Hydrate, das sowohl Komponenten mit hoher Dichte als auch mit niedriger Dichte enthält, in Wasser zu dispergieren und die Suspension zur Vermeidung von Eindicken, Entmischen durch Sedimentation, Ausflockungen und Viskositätserhöhung zu stabilisieren. Außerdem wurde entgegen den Erwartungen ein hoher Feststoffgehalt von 50 % erreicht. Dadurch ist die Sprühtrocknung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich kostengünstiger als bei einer mischgefällten Suspension mit ca. 10 % Feststoffanteil.With these measures according to the invention it is possible to disperse a five-component system in water, which has a strong tendency to hydrolysis, such as, for example, BiPbSrCaCu oxalates and hydrates, which contains both high-density and low-density components, and to avoid the suspension Thickening, segregation through sedimentation, flocculation and Stabilize viscosity increase. In addition, contrary to expectations, a high solids content of 50% was achieved. As a result, spray drying using the process according to the invention is considerably less expensive than in the case of a mixed precipitation with approximately 10% solids content.
Mit der Verwendung von Oxalaten und Hydroxiden entstehen außer C02 und Wasser bzw. Wasserdampf bei der Sprühtrocknung und nachfolgenden Calcination keine weiteren Abprodukte, was das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem in der Einleitung dargestellten Stand der Technik auf dem Gebiet der Herstellung von Hochtemperatursupraleiter-Materialien besonders auszeichnet.With the use of oxalates and hydroxides, apart from CO 2 and water or water vapor during spray drying and subsequent calcination, no further waste products are produced, which distinguishes the process according to the invention from the prior art described in the introduction in the field of the production of high-temperature superconductor materials .
Figurencharacters
Die Figuren 1 bis 3 zeigen die mit einem Rotationsviskosimeter vom Typ Rotovisko RV 20 der Firma Haake gemessenen Viskositäten (η) der Suspensionen in Abhängigkeit vom Schergeschwindigkeitsgefälle (D). Durch die von der Kugelform abweichendeFIGS. 1 to 3 show the viscosities (η) of the suspensions as a function of the shear rate gradient (D), measured with a Rotovisko RV 20 from Haake. Due to the deviating from the spherical shape
Geometrie der Feststoffpartikel entsteht der für die meisten nicht-kugelförmigen anorganischen Pulver starke Viskositätsanstieg bei sehr niedrigen Scherkräften bzw. ohne jegliche Scherung, der als Strukturviskosität bezeichnet wird. Je geringer die Viskosität bei geringen Scherkräften ist, desto vorteilhafter wirkt sich das auf dasGeometry of the solid particles results in the strong increase in viscosity for most non-spherical inorganic powders at very low shear forces or without any shear, which is referred to as the structural viscosity. The lower the viscosity at low shear forces, the more advantageous this is
Pump- und Sprühverhalten aus. Eine hohe Viskosität bei geringen Scherkräften kann dazu führen, daß die Dispersion bereits im Bereich von Pumpe, zugehörigen Leitungen oder/und Sprühdüse eindickt und zu Verstopfungen führt. Diese Gefahr erhöht sich auch dadurch, daß - insbesondere im Bereich der Sprühdüse - erhöhte Temperaturen auftreten. Die Suspensionen der Figuren 1 bis 3 wiesen einen Feststoffgehalt von 50Pumping and spraying behavior. A high viscosity with low shear forces can cause the dispersion to thicken in the area of the pump, associated lines and / or spray nozzle and lead to blockages. This danger also increases because - especially in the area of the spray nozzle - elevated temperatures occur. The suspensions in FIGS. 1 to 3 had a solids content of 50
% auf.% on.
Der Verarbeitungsprozeß der Suspensionen ist durch eine ständige Bewegung der Suspension durch Rühren oder Fördern mittels Pumpe bzw. Verdüsen gekennzeichnet, so daß bei Viskositäten η < 100 mPa s bei Schergeschwindigkeiten > 100 1/s gute Verarbeitungseigenschaften vorliegen. BeispieleThe processing process of the suspensions is characterized by constant movement of the suspension by stirring or conveying by means of pumps or atomizers, so that good processing properties are available at viscosities η <100 mPa s at shear rates> 100 1 / s. Examples
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie einzuschränken.The following examples are intended to explain the invention in more detail without restricting it.
Beispiel 1 entspricht einer Substitution von 12,5 % des Bi- Oxalates durch Bi-Hydrat, wodurch der pH-Wert sowohl unmittelbar nach Herstellung der Suspension, als auch nach 24 h Lagerung im vorzugsweise besonders angestrebten Bereich von 3 bis 4 lag. Beispiel 2 beschreibt die Herstellung eines bleifreien Materiales, wobei 15 % des Bi- Oxalates durch die Äquivalentmenge Bi-Hydroxid ersetzt wurde.Example 1 corresponds to a substitution of 12.5% of the bi-oxalate by bi-hydrate, as a result of which the pH was in the range from 3 to 4, which is particularly preferred, both immediately after preparation of the suspension and after storage for 24 hours. Example 2 describes the production of a lead-free material, with 15% of the bi-oxalate being replaced by the equivalent amount of bi-hydroxide.
Sollte durch Schwankung der Rohstoffeigenschaften ein von diesem pH-Bereich abweichender Meßwert in einer bereits hergestellten Suspension festgestellt werden, so kann der pH-Wert durch zusätzliche Zugabe geringer Mengen einer organischen Säure wie z.B. Oxalsäure zu niedrigeren Werten hin oder durch Zusatz von Hydroxiden wie z.B. Ammoniumhydroxid zu höheren Werten hin korrigiert werden.If a measurement value deviating from this pH range is found in an already prepared suspension due to fluctuations in the raw material properties, the pH value can be adjusted by adding small amounts of an organic acid, e.g. Oxalic acid to lower values or by adding hydroxides such as e.g. Ammonium hydroxide to be corrected to higher values.
In Vergleichsbeispiel 3 wird ein Ansatz beschrieben, der kein Bi(OH)3 zur pH- Wertkorrektur und kein Polymer zur sterischen Stabilisierung enthielt. Der zu niedrige pH-Wert von ca. 2 lag außerhalb des für die Verflüssigung und Schlickerstabilisierung erforderlichen Bereiches, wo auch mit der Lösung von Erdalkalimetalioxalaten und Kupferoxalat gerechnet werden muß.Comparative Example 3 describes an approach which contained no Bi (OH) 3 for pH correction and no polymer for steric stabilization. The too low pH of approx. 2 was outside the range required for liquefaction and slip stabilization, where the solution of alkaline earth metal oxalates and copper oxalate must also be expected.
In Vergleichsbeispiel 4 wurde ein Ansatz eingewogen, der nach Substitution von 50 % des Bi2(C204)3 einen zu hohen Anteil an Bi(OH)3 enthielt und dadurch nach Lagerung von mehr als 3 h pH-Werte > 5 aufwies. Bei pH-Werten > 5 können sich unter den gegebenen Bedingungen nach relativ kurzer Zeit wasserlösliche Cu- Komplexverbindungen bilden. Unter den o.g. Bedingungen kann demzufolge kein bezüglich Viskositätskonstanz langzeitstabiler Schlicker hergestellt werden.In Comparative Example 4, a batch was weighed which, after substitution of 50% of Bi 2 (C 2 0 4 ) 3, contained an excessively high proportion of Bi (OH) 3 and thus had pH values> 5 after storage for more than 3 h . At pH values> 5, water-soluble Cu complex compounds can form under the given conditions after a relatively short time. Accordingly, under the above-mentioned conditions no slip which is stable over the long term with regard to viscosity constancy can be produced.
Beispiel 1 (erfindungsgemäß): Folgende Rohstoffe wurden für einen 1 kg-Ansatz eingewogen: 304 g Bi2(C204)3; 30 g Bi(OH)3; 51 g Pb(C204); 220 g Sr(C204); 145 g Ca(C204); 250 g Cu(C204).Example 1 The following raw materials were weighed out for a 1 kg batch: 304 g Bi 2 (C 2 0 4 ) 3 ; 30 g Bi (OH) 3 ; 51 g Pb (C 2 0 4 ); 220 g Sr (C 2 0 4 ); 145 g Ca (C 2 0 4 ); 250 g Cu (C 2 0 4 ).
Durch die Menge und Art der ausgewählten Rohstoffe wird ein pH-Wert von 3 bis 4 eingestellt.A pH of 3 to 4 is set by the amount and type of raw materials selected.
Die Rohmaterialien wurden in 1 Liter entionisiertem Wasser eingerührt. Nach einer Stunde wurden 10 g Ammoniumpolyacrylat-Lösung mit 25 % Wirksubstanzgehalt als Dispergiermittel unter weiterem Rühren zugegeben. Danach erfolgte ca. 1 Minute lang die Homogenisierung mit einem nach dem Rotor-Stator-Prinzip arbeitenden Rührwerk mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 20 m/s.The raw materials were stirred into 1 liter of deionized water. After one hour, 10 g of ammonium polyacrylate solution with 25% active substance content were added as a dispersing agent with further stirring. This was followed by homogenization for about 1 minute using an agitator operating on the rotor-stator principle at a peripheral speed of approximately 20 m / s.
Unter weiterem Rühren erfolgte dann die Zugabe von 20 g Polyethylenglycol mit einer Kettenlänge von 20 000 Monomereinheiten PEG 20000 zur sterischen Stabilisierung. Der pH-Wert lag nach Einbringen aller Komponenten zunächst bei 4,0 und verringerte sich nach 3 h auf 3,46 bzw. nach 24 h auf 3,42. Figur 1 zeigt die Schlickerviskosität η in Abhängigkeit vom Schergefälle D nach sofortiger Messung (V28) sowie nach 1 h (V28-1), 3 h (V28-2) und 24 h (V28-3). Da die Viskosität nach sofortiger Messung und nach 24 h bei Schergeschwindigkeiten > 100 1/s unterhalb 100 mPa s lag, gilt diese Suspensionen unter Berücksichtigung des Zeiteffektes als gut sprühfähig und kann mit einem Sprühtrockner, der mit einer Zweistoffdüse arbeitet, sprühgetrocknet werden.With further stirring, 20 g of polyethylene glycol with a chain length of 20,000 monomer units PEG 20000 were then added for steric stabilization. After all components had been introduced, the pH was initially 4.0 and decreased to 3.46 after 3 h and to 3.42 after 24 h. Figure 1 shows the slip viscosity η as a function of the shear rate D after immediate measurement (V28) and after 1 h (V28-1), 3 h (V28-2) and 24 h (V28-3). Since the viscosity was below 100 mPa s after immediate measurement and after 24 h at shear rates> 100 1 / s, these suspensions are considered to be sprayable, taking into account the time effect, and can be spray dried with a spray dryer that works with a two-substance nozzle.
Beispiel 2 (erfindungsgemäß):Example 2 (According to the Invention)
Folgende Rohstoffe wurden für einen 1 kg-Ansatz eines bleifreien Materiales eingewogen:The following raw materials were weighed for a 1 kg batch of a lead-free material:
414g Bi2(C204)3; 48g Bi(OH)3; 254g Sr(C204); 82g Ca(C204); 202 g Cu(C204).414g Bi 2 (C 2 0 4 ) 3 ; 48g Bi (OH) 3 ; 254g Sr (C 2 0 4 ); 82g Ca (C 2 0 4 ); 202 g Cu (C 2 0 4 ).
Die Herstellung der Suspension erfolgte gemäß Beispiel 1.The suspension was produced according to Example 1.
Der pH-Wert lag nach Einbringen aller Komponenten zunächst bei 4,2 und verringerte sich nach 3 h auf 3,6 bzw. nach 24 h auf 3,5. Die Schlickerviskosität η betrug nach sofortiger Messung 80 mPa s (bei D= 100 1/s; in Analogie zu Beispiel 1) und nach 24 h wurde η = 75 mPa s ermittelt. Die Suspension war wie in Beispiel 1 gut zu versprühen und trocknen.After all components had been introduced, the pH was initially 4.2 and decreased to 3.6 after 3 h and to 3.5 after 24 h. After an immediate measurement, the slip viscosity η was 80 mPa s (at D = 100 1 / s; in analogy to Example 1) and after 24 h η = 75 mPa s was determined. The As in Example 1, the suspension was easy to spray and dry.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel):Example 3 (comparative example):
Folgende Rohstoffe wurden für einen 1 kg-Ansatz eingewogen (ohne Bi(OH)3 zur pH-The following raw materials were weighed for a 1 kg batch (without Bi (OH) 3 for pH
Wertkorrektur):Value correction):
342 g Bi2(C204)3 ; 50 g Pb(C204) ; 217 g Sr(C204) ; 143 g Ca(C204) ;342 g Bi 2 (C 2 0 4 ) 3 ; 50 g Pb (C 2 0 4 ); 217 g Sr (C 2 0 4 ); 143 g Ca (C 2 0 4 );
248 g Cu(C204).248 g Cu (C 2 0 4 ).
Die Herstellung der Suspension erfolgte gemäß Beispiel 1 , jedoch ohne Zugabe von Polyethylenglycol zur sterischen Stabilisierung.The suspension was produced according to Example 1, but without the addition of polyethylene glycol for steric stabilization.
Der pH-Wert lag nach Einbringen aller Komponenten zunächst bei 1 ,9 und erhöhte sich nach 3 h auf 2,0 bzw. nach 24 h auf 2,06.After all components had been introduced, the pH was initially 1.9 and increased to 2.0 after 3 h and to 2.06 after 24 h.
Die Schlickerviskosität η betrug nach sofortiger Messung (V27) 130 mPa s (bei D=After an immediate measurement (V27), the slip viscosity η was 130 mPa s (at D =
100 1/s) und nach 24 h (V27-3) wurde η = 300 mPa s ermittelt (siehe Figur 2; V27-1 und V27-2 nach 1 h und 3 h Standzeit). Auch bei noch längerer Standzeit senkte sich die Viskosität nicht signifikant, und daher war die Suspension zum Sprühen ungeeignet.100 1 / s) and after 24 h (V27-3) η = 300 mPa s was determined (see Figure 2; V27-1 and V27-2 after 1 h and 3 h of idle time). The viscosity did not decrease significantly even after an even longer service life, and the suspension was therefore unsuitable for spraying.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel):Example 4 (comparative example):
Folgende Rohstoffe werden für einen 1 kg-Ansatz eingewogen, der nach Substitution von 50 % des Bi2(C204)3 einen zu hohen Anteil an Bi(OH)3 und dadurch zu hohe pH- Werte enthielt: 179 g Bi2(C204)3 ; 128 g Bi(OH)3 ; 53 g Pb(C204) ; 222 g Sr(C204) ; 149 g Ca(C204); 261 g Cu(C204).The following raw materials are weighed for a 1 kg batch which, after substitution of 50% of Bi 2 (C 2 0 4 ) 3, contained too much Bi (OH) 3 and therefore too high pH values: 179 g Bi 2 (C 2 0 4 ) 3 ; 128 g Bi (OH) 3 ; 53 g Pb (C 2 0 4 ); 222 g Sr (C 2 0 4 ); 149 g Ca (C 2 0 4 ); 261 g Cu (C 2 0 4 ).
Die Suspension enthielt kein Polymer zur sterischen Stabilisierung (d.h. keine Zugabe von Polyethylenglycol) und wurde im übrigen hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben. Der pH-Wert lag nach Einbringen aller Komponenten zunächst bei 4,8 und erhöhte sich nach 3 h auf 5,2 bzw. nach 24 h auf 5,6. Die Schlickerviskosität η betrug nach sofortiger Messung (V26) 120 mPa s (bei D= 100 1/s) und nach 24 h (V26-3) wurde η = 450 mPa s ermittelt (siehe Figur 3; V26-1 und V26-2 nach 1 h und 3 h Standzeit). Auch bei noch längerer Standzeit senkte sich die Viskosität nicht signifikant, und daher war die Suspension zum Sprühen ungeeignet.The suspension contained no polymer for steric stabilization (ie no addition of polyethylene glycol) and was otherwise prepared as described in Example 1. After all components had been introduced, the pH was initially 4.8 and increased to 5.2 after 3 h and to 5.6 after 24 h. The slip viscosity η after immediate measurement (V26) was 120 mPa s (at D = 100 1 / s) and after 24 h (V26-3) η = 450 mPa s was determined (see Figure 3; V26-1 and V26-2 after 1 h and 3 h of idle time). The viscosity did not decrease significantly even after an even longer service life, and the suspension was therefore unsuitable for spraying.
Mit der Gegenüberstellung der erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Beispiele wurde der Einfluß der pH-Werteinstellung durch Substitution von Bi-Oxalat durch Bi-Hydrat dargestellt. Der positive Einfluß der Kombination von Dispergiermittel und einem langkettigen Polymer ist anhand der annähernd gleichen Schlickerviskosität nach abgeschlossener Anlagerung von Dispergiermittel und Polymer an der Partikeloberfläche und nach längerer Lagerung (z.B. 24 h) ermittelt worden (siehe Figur 1).The comparison of the examples according to the invention and those not according to the invention illustrated the influence of the pH adjustment by substitution of bi-oxalate with bi-hydrate. The positive influence of the combination of dispersant and a long-chain polymer has been determined on the basis of the approximately same slip viscosity after the dispersant and polymer have been deposited on the particle surface and after prolonged storage (e.g. 24 h) (see FIG. 1).
Entgegen der ursprünglichen Erwartungen konnte mit der Kombination von pH- Werteinstellung (z. B. durch Kombination von Oxalat- und Hydratzusätzen), Auswahl von Dispergiermittelart und -menge sowie Zusatz eines weiteren Polymers die Aufgabe gelöst werden, aus einem zur Hydrolyse neigenden Fünfkomponentensystem von Oxidvorprodukten für Hochtemperatursupraleiter-Materialien eine langzeitstabile, für die Sprühtrocknung geeignete Suspension herzustellen. Contrary to the original expectations, the combination of pH adjustment (e.g. by combining oxalate and hydrate additives), selection of the type and amount of dispersant and addition of another polymer made it possible to solve the problem from a five-component system of oxide precursors that tended to hydrolyze to produce a long-term stable suspension for spray drying suitable for high-temperature superconductor materials.
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