專利名稱：一種高孔隙率多孔陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬陶瓷材料制作技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷的制作方法。由于多孔陶瓷材料不僅具有高的比表面積，而且還具有良好的耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性，因此，已被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、生物等領(lǐng)域。
在現(xiàn)有技術(shù)中，采取在陶瓷配料中添加造孔劑的方法，經(jīng)過混勻、成型、干燥、燒成等常規(guī)制瓷工藝，可以制得多孔陶瓷制品。在這種制備方法中，陶瓷體中的孔隙是由于這些造孔劑在高溫下燃盡或揮發(fā)而形成的，然而，正因?yàn)檫@些造孔劑本身的燃燒或揮發(fā)，會產(chǎn)生有害氣體，而且，要想制得較高孔隙率的多孔陶瓷，所加入造孔劑的量是比較大的，一般達(dá)到40wt％，因此，在燒成過程中，會產(chǎn)生大量的有害氣體，造成大氣環(huán)境的污染。此外，造孔劑的燃燒或揮發(fā)還易引發(fā)坯體顆粒間的“拱橋”效應(yīng)，這種“拱橋”效應(yīng)會使坯體顆粒失去支撐力，造成制品塌陷。采用現(xiàn)有技術(shù)制備的多孔陶瓷，很難同時(shí)達(dá)到高孔隙率和高抗壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的目的是提供一種高抗壓強(qiáng)度、高孔隙率多孔陶瓷的制備方法，該方法可以大大減少對環(huán)境的污染。
本發(fā)明提出了一種多孔陶瓷的制備方法，該方法包括配料、混勻、成型、干燥等常規(guī)陶瓷材料制備工藝，其特征是在配料中，以骨料為基數(shù)，按重量百分比外加易溶于水的造孔劑50～80％、莫來石纖維0～7％、油性物質(zhì)6～11％、纖維素0.2～0.5％；將干燥后的陶瓷坯體依次經(jīng)過浸析、干燥、浸漬助燒結(jié)劑、干燥、燒成等工序而獲得制品。
所述的造孔劑可以是酰胺鹽，優(yōu)選碳酰二胺。
所述的浸漬助燒結(jié)劑是指將干燥后的坯體在助燒結(jié)劑鹽溶液中浸漬；所述的助燒結(jié)劑可以是TiO2或者是Y2O3或者是硅灰，助燒結(jié)劑在干燥陶瓷坯體中的浸漬量優(yōu)選范圍為(按重量百分比)1.5～3.0％。
所述的油性物質(zhì)優(yōu)選植物油。
這種制備多孔陶瓷的方法，其關(guān)鍵點(diǎn)在于將造孔劑在燒成前浸析排出，從而避免了在燒成過程中造孔劑本身的燃燒或揮發(fā)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)由于造孔劑通過用水浸析的方法從坯體中析出，避免了在燒成過程中排放有害氣體；溶于水中的造孔劑可以很簡便地進(jìn)行回收利用。
(2)由于在配料中造孔劑的含量達(dá)到50～80％，因此制備的多孔陶瓷孔隙率高(＞80％)，其中平均宏觀孔徑為0.1～2.5mm，微觀孔徑為0.1～5μm。
(3)由于采用了助燒結(jié)劑，助燒結(jié)劑就可以在多孔陶瓷坯體中的顆粒間產(chǎn)生吸附，克服了坯體顆粒間的“拱橋”效應(yīng)，這樣在燒成過程中，多孔陶瓷制品中的顆粒粘結(jié)就更牢固，故在保證制備有高孔隙率的條件下，制備的多孔陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度高(抗壓強(qiáng)度≥2.0MPa)。
(4)整個(gè)工藝技術(shù)方法可適應(yīng)各種規(guī)格、種類多孔無機(jī)材料的制備，且簡便易控。有廣闊的應(yīng)用前景。
實(shí)施例1(1)配方骨料Al2O3粉(325目)95.2％、膨潤土4.8％，莫來石纖維(80-100目)3％(外加)，造孔劑碳酰二胺60％(外加)，助燒結(jié)劑(TiO2)2％(外加)，油性物質(zhì)8％(外加)，纖維素0.2％(外加)。
(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1560℃，保溫30分鐘。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率82.99％，抗壓強(qiáng)度3.08MPa，體積密度為0.582g/cm3。
實(shí)施例2(1)配方骨料Al2O3粉(325目)95.2％、膨潤土4.8％，莫來石纖維(80-100目)3％(外加)，造孔劑碳酰二胺65％(外加)，助燒結(jié)劑(TiO2)2％(外加)，油性物質(zhì)9％(外加)，纖維素0.2％(外加)。
(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1560℃，保溫30分鐘。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率86.17％，抗壓強(qiáng)度2.64MPa，體積密度為0.364g/cm3。
實(shí)施例3(1)配方骨料Al2O3粉(325目)95.2％、膨潤土4.8％，莫來石纖維(80-100目)3％(外加)，造孔劑碳酰二胺70％(外加)，助燒結(jié)劑(TiO2)2％(外加)，油性物質(zhì)10％(外加)，纖維素0.2％(外加)。
(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1560℃，保溫30分鐘。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率86.41％，抗壓強(qiáng)度3.24MPa，體積密度為0.445g/cm3。
實(shí)施例4(1)配方骨料莫來石粉(320目)95.8％、膨潤土4.2％，莫來石纖維(80-100目)5％(外加)，造孔劑碳酰二胺70％(外加)，助燒結(jié)劑(TiO2)2％(外加)，油性物質(zhì)10％(外加)，纖維素0.2％(外加)，(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1500℃，保溫1小時(shí)。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率87.02％，抗壓強(qiáng)度4.05MPa，體積密度為0.420g/cm3。
實(shí)施例5(1)配方骨料碳化硅粉(400目)95.8％、高嶺土4.2％，莫來石纖維(80-100目)5％(外加)，造孔劑碳酰二胺65％(外加)，助燒結(jié)劑(硅灰)2％(外加)，油性物質(zhì)10％(外加)，纖維素0.2％(外加)，(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1480℃，保溫1小時(shí)。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率85.2％，抗壓強(qiáng)度4.87MPa，體積密度為0.411g/cm3。
實(shí)施例6(1)配方骨料鈦酸鋁粉(325目)96.8％、膨潤土3.2％，莫來石纖維(80-100目)5％(外加)，造孔劑碳酰二胺63％(外加)，助燒結(jié)劑(Y2O3)1.5％(外加)，油性物質(zhì)9％(外加)，纖維素0.5％(外加)，(2)工藝流程按配方進(jìn)行配料，將配料混合均勻后成型，將成型的坯體進(jìn)行干燥，將干燥好的半成品用水作溶劑浸析，排除造孔劑，再干燥，將干燥好的半成品浸漬助燒結(jié)劑，然后再干燥，將干燥好的半成品燒成，即得產(chǎn)品。
(3)燒成溫度1560℃，保溫1.5小時(shí)。
(4)技術(shù)指標(biāo)孔隙率84.8％，抗壓強(qiáng)度3.79MPa，體積密度為0.408g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種高孔隙率多孔陶瓷的制備方法，該方法包括配料、混勻、成型、干燥等常規(guī)陶瓷材料制備工藝，其特征是在配料中，以骨料為基數(shù)，按重量百分比外加易溶于水的造孔劑50～80％、莫來石纖維0～7％、油性物質(zhì)6～11％、纖維素0.2～0.5％；將干燥后的陶瓷坯體依次經(jīng)過浸析、干燥、浸漬助燒結(jié)劑、干燥、燒成等工序而獲得制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的造孔劑是酰胺鹽，優(yōu)選碳酰二胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是所述的助燒結(jié)劑是TiO2或者是Y2O3或者是硅灰，助燒結(jié)劑在干燥陶瓷坯體中的浸漬量優(yōu)選范圍按重量百分比為1.5～3.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是所述的油性物質(zhì)優(yōu)選植物油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷的制作方法，該方法包括配料、混勻、成型、干燥等常規(guī)陶瓷材料制備工藝，其特征是在配料中，以骨料為基數(shù)，按重量百分比外加易溶于水的造孔劑50～80％、莫來石纖維0～7％、油性物質(zhì)6～11％、纖維素0.2～0.5％；將干燥后的陶瓷坯體依次經(jīng)過浸析、干燥、浸漬助燒結(jié)劑、干燥、燒成等工序而獲得制品。這種方法，其關(guān)鍵點(diǎn)在于將造孔劑在燒成前浸析排出，從而避免了在燒成過程中造孔劑本身的燃燒或揮發(fā)，大大減少對環(huán)境的污染，由此方法可制備出高孔隙率、高抗壓強(qiáng)度的多孔陶瓷材料。
文檔編號C04B38/00GK1477083SQ03132960
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者周健兒, 馬光華, 劉陽, 顧幸勇, 江偉輝, 朱小平, 唐昕 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院