一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及泡沫陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫陶瓷的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，是一種氣孔率高達(dá)70~90%，體積密度只 有0. 3~0. 6g/cm3,具有S維立體網(wǎng)絡(luò)骨架和相互貫通氣孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷制品。作為一種 新型的無機(jī)非金屬過濾材料，除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外，還具有 質(zhì)量輕、氣孔率高、比表面積大、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、對流體自擾性強(qiáng)、再生簡單、使用 壽命長及良好的過濾吸附性等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的過濾器如陶瓷顆粒燒結(jié)體、玻璃纖維布相比， 不僅操作簡單、節(jié)約能源、成本低，而且過濾效果好。泡沫陶瓷被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、 輕工、食品、環(huán)保、節(jié)能等領(lǐng)域。
[0003] 目前，泡沫陶瓷的制備方法主要采用有機(jī)前驅(qū)體浸潰法、發(fā)泡法、添加造孔劑等。 專利CN200310111210.X將納米碳酸巧、普通娃酸鹽與添加劑和水混合、攬拌、研磨成漿 料，再涂覆于泡沫材料上，經(jīng)過自然硬化，使之復(fù)合成一體。該專利采用有機(jī)前驅(qū)體浸潰法， 但是孔徑大小受到前驅(qū)體的影響，無法做到很小。發(fā)泡法產(chǎn)生的氣泡多，多為通孔，但是其 氣泡尺寸不可掌控，使得最終材料的性能不可確定。因此，研究出一種氣孔可控性泡沫陶瓷 的制備方法也就成為當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，采用在陶瓷材料 中添加納米材料，實(shí)現(xiàn)可W控制發(fā)泡之后氣泡尺寸的大小，具有工藝簡單、成本低廉、操作 方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。 陽〇化]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將普通Al2〇3粉末與納米顆粒采用高能球磨混合均勻，得到復(fù)合粉體；
[0008] 2)向復(fù)合粉體中加入溶解有發(fā)泡劑的去離子水，低速攬拌，獲得泡沫漿料；
[0009] 3)將泡沫漿料倒入模具中，加壓，得到預(yù)制體；
[0010] 4)加熱預(yù)制體W除去發(fā)泡劑，燒結(jié)后獲得產(chǎn)品。
[0011] 根據(jù)W上方案，所述納米顆粒為納米=氧化二侶、娃酸鋼、長石、石英石中的任意 一種或者兩種W上的組合；所述發(fā)泡劑為碳酸巧、碳酸儀、碳酸氨鋼、娃酸鋼中的任意一種 或者兩種W上的組合。
[0012] 根據(jù)W上方案，所述納米顆粒與Al2〇3粉末的質(zhì)量比為1 : 14~1 : 9,所述發(fā)泡 劑與去離子水的質(zhì)量比為1 : 19,所述高能球磨的轉(zhuǎn)速為2000~4000r/min。
[0013] 根據(jù)W上方案，所述復(fù)合粉體的質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的30%~50%。
[0014] 根據(jù)W上方案，所述低速攬拌的轉(zhuǎn)速為50~20化/min。
[0015] 根據(jù)W上方案，所述加壓的壓力為50~200MPa。
[0016] 根據(jù)W上方案，所述加熱的溫度為180~220°C，所述燒結(jié)的溫度為1500~ 2000 °C。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 1)本發(fā)明將納米顆粒加入傳統(tǒng)泡沫陶瓷中，一方面可W釘扎氣泡阻礙其生長，另 一方面可W起到彌散強(qiáng)化的作用，從而可W控制氣泡的大小，并增加泡沫陶瓷的強(qiáng)度；
[0019] 2)本發(fā)明的制備工藝所需設(shè)備簡單，成本較低，操作方便，制備周期較短；
[0020] 3)所用原材料綠色環(huán)保無污染，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的工藝過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。 陽02引實(shí)施例1 :
[0024] 本發(fā)明提供一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟（見附圖 1): 陽0巧]1)將70gAl2〇3粉末與5g娃酸鋼納米顆粒采用高能球磨W3000r/min的轉(zhuǎn)速混 合均勻，得到復(fù)合粉體； 陽〇%] 2)向復(fù)合粉體中加入溶解有7. 5g碳酸巧的150g去離子水，Wl(K)r/min的轉(zhuǎn)速低 速攬拌，獲得泡沫漿料；
[0027]扣將泡沫漿料倒入模具中，WIOOMPa的壓力進(jìn)行加壓，得到預(yù)制體；
[0028] 4)加熱至200°C除去發(fā)泡劑，然后經(jīng)過1800°C燒結(jié)，得到產(chǎn)品。
[0029] 實(shí)施例2 :
[0030] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的高能球磨 的轉(zhuǎn)速為2000r/min。 陽0川實(shí)施例3:
[0032]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的高能球磨 的轉(zhuǎn)速為2500;r/min。 陽〇3引 實(shí)施例4 :
[0034]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的高能球磨 的轉(zhuǎn)速為3500r/min。 陽03引實(shí)施例5 :
[0036] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的納米顆粒 為立氧化二侶。
[0037] 實(shí)施例6:
[003引按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的納米顆粒 為長石。
[0039]實(shí)施例7: W40] 按照實(shí)施例I的步驟制備，與實(shí)施例I的不同點(diǎn)在于，所述步驟I)中的納米顆粒 為石英石。 陽OW實(shí)施例8:
[0042]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟3)中加壓的壓力 為50M化。 W43] 實(shí)施例9 : W44] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟如中加壓的壓力 為150M化。
[0045] 實(shí)施例10 :
[0046] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟3)中加壓的壓力 為200M化。 W47] 實(shí)施例11 :
[0048]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟4)中的燒結(jié)溫度 為 160(TC。 W例實(shí)施例12 :
[0050]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟4)中的燒結(jié)溫度 為1700〇C。 陽〇5U實(shí)施例13 :
[0052]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟4)中的燒結(jié)溫度 為 190(TC。 陽〇5引實(shí)施例14 :
[0054]按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的Al2〇3粉末 與娃酸鋼納米顆粒分別為40. 5g與4. 5g，所述步驟2)中的發(fā)泡劑為碳酸儀，所述步驟4)中 的加熱溫度為180°C、燒結(jié)溫度為2000°C。 陽0對實(shí)施例15 :
[0056] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的Al2〇3粉末 與娃酸鋼納米顆粒分別為50g與5g，所述步驟2)中的發(fā)泡劑為碳酸氨鋼，所述步驟4)中的 加熱溫度為220°C。
[0057] 實(shí)施例16 :
[0058] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，所述步驟1)中的Al2〇3粉末 與娃酸鋼納米顆粒分別為60g與5g、高能球磨的轉(zhuǎn)速為4000;r/min，所述步驟2)中的發(fā)泡 劑為娃酸鋼。
[0059] 對實(shí)施例1~13所制得氣孔可控性納米泡沫陶瓷的導(dǎo)電性能進(jìn)行測試，其吸聲系 數(shù)如表1所示。 W60] 表1實(shí)施例1~13產(chǎn)品的吸聲系數(shù)
[0061]

[0062] 從表I中可看出，由實(shí)施例I~13所制得氣孔可控性納米泡沫陶瓷，分別W高能 球磨的轉(zhuǎn)速、納米顆粒的種類、壓力大小、燒結(jié)溫度為變量，通過對比實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)施例1中 的工藝參數(shù)所得到的泡沫陶瓷的在1000化下的吸聲系數(shù)可W達(dá)到0. 95,均優(yōu)于其他各實(shí) 施例。因此，可選用實(shí)施例1中的配方作為最優(yōu)工藝參數(shù)。
[0063] W上實(shí)施例僅用m兌明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn) 行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：可W對本發(fā)明進(jìn)行修改或者同等替換，但 不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將普通A1203粉末與納米顆粒采用高能球磨混合均勻，得到復(fù)合粉體； 2) 向復(fù)合粉體中加入溶解有發(fā)泡劑的去離子水，低速攪拌，獲得泡沫漿料； 3) 將泡沫漿料倒入模具中，加壓，得到預(yù)制體； 4) 加熱預(yù)制體以除去發(fā)泡劑，燒結(jié)后獲得產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述納 米顆粒為納米三氧化二鋁、硅酸鈉、長石、石英石中的任意一種或者兩種以上的組合；所述 發(fā)泡劑為碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉、硅酸鈉中的任意一種或者兩種以上的組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述納 米顆粒與A1203粉末的質(zhì)量比為1 : 14~1 : 9,所述發(fā)泡劑與去離子水的質(zhì)量比為1 : 19,所述高能球磨的轉(zhuǎn)速為2000~4000r/min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述復(fù) 合粉體的質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的30%~50%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述低 速攪拌的轉(zhuǎn)速為50~200r/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述加 壓的壓力為50~200MPa。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述加 熱的溫度為180~220°C，所述燒結(jié)的溫度為1500~2000°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣孔可控性納米泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：將普通Al2O3粉末與納米顆粒采用高能球磨混合均勻，得到復(fù)合粉體；向復(fù)合粉體中加入溶解有發(fā)泡劑的去離子水，低速攪拌，獲得泡沫漿料；將泡沫漿料倒入模具中，加壓，得到預(yù)制體；加熱預(yù)制體以除去發(fā)泡劑，燒結(jié)后獲得產(chǎn)品。本發(fā)明可顯著提高溶劑回收率，以及節(jié)約能耗。本發(fā)明采用在陶瓷材料中添加納米材料，實(shí)現(xiàn)可以控制發(fā)泡之后氣泡尺寸的大小，具有工藝簡單、成本低廉、操作方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C04B35/10, C04B38/02
【公開號】CN105272341
【申請?zhí)枴緾N201510718920
【發(fā)明人】吳昊, 王利民, 陳思敏, 孟曉明, 詹耿
【申請人】國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月29日