[發(fā)明專利]泡沫陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510551464.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN105036788B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔月華;彭洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C04B38/00
• 分類號(hào): C04B38/00;C04B35/14;C04B35/10
• 代理公司: 成都賽恩斯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)51212
• 代理人: 張帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及泡沫陶瓷領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

泡沫陶瓷是一種三維的立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)的陶瓷制品。它存在分布均勻且相互貫通的微孔，因而具有密度小、氣孔率高、比表面積大、熱傳導(dǎo)率低、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。并且，可以通過(guò)選擇不同的原料和控制加工工藝過(guò)程，制成適合于不同用途的泡沫陶瓷制品。泡沫陶瓷的氣孔率一般可高達(dá)70％-90％，體積密度只有0.3-0.6g/cm³，根據(jù)氣孔在其中的形態(tài)可分為開孔結(jié)構(gòu)陶瓷和閉孔結(jié)構(gòu)陶瓷。但大部分的泡沫陶瓷制品既存在開孔結(jié)構(gòu)，也存在閉孔結(jié)構(gòu)。一般的，氣孔直徑小于2nm的為微孔陶瓷，在2-50nm之間的為介孔陶瓷，大于50nm的為宏孔陶瓷。目前，泡沫陶瓷已廣泛應(yīng)用于隔熱隔音、工業(yè)污水處理、汽車尾氣處理、電工電子、醫(yī)用材料及生物化學(xué)等領(lǐng)域。

目前為止，模板法、添加造孔劑法和直接發(fā)泡法是制備泡沫陶瓷的三種主要方法，其中添加造孔劑法有添加無(wú)機(jī)固體造孔劑和添加有機(jī)液體造孔劑兩種。中國(guó)專利公告號(hào)CN 103011887A，公告日是2013年4月3日，名稱為“碳化硅泡沫陶瓷及其制備方法”中公開了用聚氨酯海綿作為模板，采用浸漬有機(jī)溶劑漿料的方法制備泡沫陶瓷。其不足之處在于制備過(guò)程中使用大量的有機(jī)溶劑(40份-170份，按重量計(jì))，而且需要在惰性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。

中國(guó)專利公告號(hào)CN101955371A，公告日是2011年1月26日，名稱為“一種閉合氣孔泡沫陶瓷的制備方法”中公開了添加高溫分解的硫酸鈣發(fā)泡劑和無(wú)機(jī)高溫氧化碳化硅造孔劑復(fù)合造孔的方法制備泡沫陶瓷。其不足之處在于燒結(jié)溫度較高(1350℃-1400℃)，保溫時(shí)間長(zhǎng)(2h-6h)。

中國(guó)專利公告號(hào)CN103787691A，公告日是2014年5月14日，名稱為“一種氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法”中公開了以水和環(huán)戊烷的混合物作為造孔劑，通過(guò)聚醚或聚酯多元醇的聚合反應(yīng)固化，然后將固化體經(jīng)開孔處理，最后高溫?zé)Y(jié)的方法制備泡沫陶瓷。其不足之處是在乙炔和氧氣的環(huán)境中用電子火點(diǎn)燃進(jìn)行開孔處理增加了工序，具有一定危險(xiǎn)，而且燒結(jié)溫度高(1650℃)。

中國(guó)專利公告號(hào)CN102838379A，公告日2012年12月26日，名稱為“一種輕質(zhì)泡沫陶瓷及其制備方法”中公開了先分別制作生料和泡沫，再將生料、固化劑和泡沫按照一定比例混勻，經(jīng)固化、燒結(jié)制備泡沫陶瓷。其不足之處在于生料和泡沫的分開制備使得工序繁瑣，且需要加熱固化(60℃-90℃)。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中的泡沫陶瓷的制備方法具有工序復(fù)雜、耗能高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種泡沫陶瓷的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的泡沫陶瓷制備過(guò)程中存在的工序復(fù)雜、耗能等問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種泡沫陶瓷的制備方法，包括：

步驟1，取丙烯酰胺5-15wt％、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.5-5wt％、堿金屬鹽0.5-3wt％、水40-70wt％，優(yōu)選地還包括羧甲基纖維素鈉0-0.6wt％、在室溫下攪拌溶解，優(yōu)選地所述堿金屬鹽為鈉鉀的硫酸鹽；其中，丙烯酰胺和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的聚合、交聯(lián)反應(yīng)可以在室溫下固化坯體，堿金屬鹽可以降低坯體的燒結(jié)溫度，羧甲基纖維素鈉可以調(diào)節(jié)漿料的粘度。

步驟2，取陶瓷粉20-45wt％；例如，可以是三氧化二鋁、和/或二氧化硅。

步驟3，將步驟1和2中的各組分混合后球磨制得漿料；例如，球磨4h。

步驟4，稱取100-200g漿料，向其中加入：陽(yáng)離子表面活性劑1.0-5.0g、陰離子表面活性劑0.2-1.0g；

步驟5，將上述漿料置于密閉容器中，通入氮?dú)馀疟M容器中的空氣，然后低速攪拌2min，加入引發(fā)劑0.1-2ml，再低速攪拌2min，加入催化劑0.01-1.00ml，再高速攪拌2-15min；

步驟6，待步驟5處理后的物質(zhì)凝膠成坯體后，將坯體取出，并室溫干燥；

步驟7，燒結(jié)。

本發(fā)明采用機(jī)械攪拌的直接發(fā)泡法制備泡沫陶瓷，漿料的制備、發(fā)泡和固化連續(xù)完成，制備過(guò)程中所用溶劑為純水，機(jī)械攪拌發(fā)泡中用陰陽(yáng)離子表面活性劑互配來(lái)提高起泡性和泡沫穩(wěn)定性，通過(guò)丙烯酰胺和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的交聯(lián)聚合在室溫下固化坯體，干燥坯體在空氣氛圍中即可以較低溫度進(jìn)行燒結(jié)(900-1100℃)，因而簡(jiǎn)化了工序、降低了耗能。