[發明專利]一種多孔陶瓷微球材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110216362.0
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102898174A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;繆錫根
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及多孔陶瓷材料領域。

【背景技術】

隨著科技和工業化生產的發展，能源、資源、三廢治理等問題更加受到重視。尤其是生物化工、精細化工、能源材料等高技術領域的迅速發展，對液、固分離技術的研究和開發提出更高的要求，高分離精度、高運行效率的多孔過濾技術及多孔過濾材料愈來愈引起人們的重視。多孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、可控孔徑、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學介質腐蝕等特點，在許多領域具有較大的應用市場。以多孔陶瓷材料做過濾介質的陶瓷微過濾技術及陶瓷過濾裝置由于其不僅解決了高溫、高壓、強酸堿和化學溶劑介質等難過濾問題，而且由于本身具有過濾精度高、潔凈狀態好以及容易清洗、使用壽命長等特點，目前已在石油、化工、制藥、食品、環保和水處理等領域得到廣泛應用。

目前，多孔陶瓷材料的材質種類繁多，由于使用目的不同，對材料的性能要求各異，因此，近年來逐漸開發出許多不同的制備技術。應用比較成功研究比較活躍的有：添加造孔劑工藝、發泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、溶膠凝膠工藝等。

以添加造孔劑工藝為例，該工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在胚體中占據一定的空間，然后經過燒結，造孔劑離開基體而形成氣孔來制備多孔陶瓷。雖然在普通的陶瓷工藝中，采用調整燒結溫度和時間的方法，可以控制燒結制品的氣孔率和強度，但對于多孔陶瓷而言，燒結溫度太高會使部分氣孔封閉或消失，燒結溫度太低，則制品的強度低，無法兼顧氣孔率和陶瓷材料的強度。而采用添加造孔劑的方法則可以避免這種缺點，使燒結制品既具有高的氣孔率和更大的孔徑，又具有很好的強度，用該法制備的多孔陶瓷，氣孔率一般在50％以下。

上述現有的制備工藝制得的多孔陶瓷均為經過高溫燒結后的整塊材料，由于形成的是整塊多孔陶瓷材料，所以整體機械強度不高，容易產生裂紋，需要昂貴的切割加工成本。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有松散的陶瓷微球顆粒的多孔陶瓷微球材料及其制備方法。

本發明實現發明目的采用的技術方案是，一種多孔陶瓷微球材料，所述多孔陶瓷微球材料由松散的陶瓷微球顆粒組成，所述陶瓷微球顆粒內具有氣孔結構。

優選地，所述陶瓷微球顆粒的粒徑為20-500微米。

優選地，所述氣孔結構的孔徑為50納米-100微米。

優選地，所述氣孔結構相互連通。

本發明還提供一種多孔陶瓷微球材料的制備方法，包括以下步驟：

配制陶瓷漿料，所述陶瓷漿料包含有陶瓷粉末、水和粘結劑；

將陶瓷漿料緩慢滴入液態氮中，形成分散的微球顆粒；

將所述微球顆粒進行冷凍干燥，得到具有氣孔結構的微球顆粒；

將具有氣孔結構的微球顆粒平鋪，在高溫下燒結，得到多孔陶瓷微球材料。

優選地，采用電噴的方法將陶瓷漿料緩慢滴入液態氮中。

具體實施時，所述電噴的方法是：將所述陶瓷漿料置于容器中并使容器與一金屬針孔連通，在金屬針孔的下方設置一裝有液態氮的金屬容器，在所述金屬針孔與所述金屬容器之間形成電場，通過電場力的作用將所述陶瓷漿料滴入液態氮中。

優選地，所述制備方法還包括改變所述金屬針孔的孔徑大小，形成具有不同粒徑的微球顆粒。

優選地，所述制備方法還包括通過改變電場力的大小，形成具有不同粒徑的微球顆粒。

具體實施時，所述粘結劑為聚乙烯醇或淀粉或羧甲基纖維素。

具體實施時，所述陶瓷粉末為氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化硅粉末或氧化鈦粉末。

本發明的多孔陶瓷微球材料由于是由松散的陶瓷微球顆粒構成，單個陶瓷微球顆粒具有相互連通的氣孔結構，其球形的顆粒結構具有良好的結構穩定性，避免了現有多孔陶瓷材料機械強度不高容易產生裂紋的缺點。并且在應用上更為方便，以作為過濾材料為例，只需要將陶瓷微球顆粒填充到過濾裝置即可，不需要特別的機械加工。同時，將本發明松散的陶瓷微球組成陶瓷材料后，微球與微球之間也能形成相互連通的孔徑更大的氣孔網。

【附圖說明】

圖1，本發明陶瓷微球顆粒的結構示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種多孔陶瓷微球材料，由松散的陶瓷微球顆粒1組成，陶瓷微球顆粒1的結構示意圖參看附圖1，陶瓷微球顆粒1的粒徑為400-500微米，陶瓷微球顆粒1內具有氣孔結構2，氣孔結構的孔徑為50-100微米，氣孔結構2相互之間相互連通。