[發明專利]一種多孔石英陶瓷的制備方法

有效

• 申請號: 201610056581.X
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105669245B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 楊金龍;張笑妍;李娜;渠亞男;蘇振國;許杰;席小慶;馬寧;王亞利
• 申請（專利權）人: 清華大學;河北勇龍邦大新材料有限公司
• 主分類號: C04B38/08
• 分類號: C04B38/08;C04B35/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李敏

本發明涉及多孔石英陶瓷的制備方法，包括以下步驟：將石英空心微珠坯體放入模具中，然后置于高溫燒結爐中進行燒結，在壓力0.01～0.55MPa的惰性氣體下，從15～35℃按照程序升溫的步驟升溫至1500～1720℃；在1500～1720℃下發泡5～185min；從1500～1720℃以0.5～22℃/min的降溫速率降溫至450～1350℃，然后隨高溫燒結爐冷卻至15～35℃，即得。該制備方法，僅僅以石英空心微珠坯體為原料，在惰性氣體中通過自發泡反應即可制備得到多孔石英陶瓷，降低了原料成本，簡化了制備方法，有利于工業化生產；該多孔石英陶瓷性能優良，具有輕質、高強、低介電常數、低介電損耗等特點。

技術領域

本發明屬于無機非金屬材料領域，具體涉及一種多孔石英陶瓷的制備方法。

背景技術

多孔陶瓷是一種含有較多孔洞的新型無機非金屬材料，其孔洞結構分布均勻、比表面積較高、體積密度較小，具有對液體和氣體介質的選擇透過性、能量吸收或阻尼特性，結合陶瓷材料本身具有的耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性及尺寸穩定性好等特點，廣泛用于熔融金屬過濾、催化劑載體、高級保溫材料、生物植入材料、傳感器材料、天線罩材料等領域。

目前，多孔陶瓷的制備方法主要包括以下方法：添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法、直接發泡法等。然而，上述方法均具有一定的缺點，如：(a)添加造孔劑法需要通過后期的排膠過程燒除造孔劑、進而得到多孔結構，但該過程常常引入雜質，而且制備的多孔陶瓷的氣孔分布均勻性差；(b)有機泡沫浸漬法只能制備開孔的多孔陶瓷，且孔形貌受到模板的限制；(c)直接發泡法對原料的要求比較高，工藝條件不易控制。

中國專利文獻CN103172253A公開了：以煤矸石空心微珠為主要原料，通過其與玻璃粉反應自發泡制備無機泡沫材料的方法。然而，上述制備方法，一方面，其原料還包括玻璃粉和穩泡劑，原料組成復雜，成本較高；另一方面，按照上述方法并不能制備得到多孔石英陶瓷。

因此，研究多孔石英陶瓷的制備方法具有重要意義。

發明內容

為此，本發明提出一種多孔石英陶瓷的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供一種多孔石英陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將石英空心微珠坯體放入模具中，然后置于高溫燒結爐中進行燒結，所述燒結的具體條件為：在壓力為0.01～0.55MPa的惰性氣體下，從15～35℃按照程序升溫的步驟升溫至1500～1720℃；

(2)在1500～1720℃下發泡5～185min；

(3)從1500～1720℃以0.5～22℃/min的降溫速率降溫至450～1350℃，然后隨所述高溫燒結爐冷卻至15～35℃，即得。

優選地，本發明上述多孔石英陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將石英空心微珠坯體放入模具中，然后置于高溫燒結爐中進行燒結，所述燒結的具體條件為：在壓力為0.02～0.50MPa的惰性氣體下，從20～30℃按照程序升溫的步驟升溫至1550～1700℃；

(2)在1550～1700℃下發泡10～180min；

(3)從1550～1700℃以1～20℃/min的降溫速率降溫至500～1300℃，然后隨所述高溫燒結爐冷卻至20～30℃，即得。

進一步優選地，本發明上述多孔石英陶瓷的制備方法中，所述石英空心微珠坯體的平均粒徑為5μm～1mm，堆積密度為0.30～0.90g/cm³。

進一步優選地，本發明上述多孔石英陶瓷的制備方法中，所述惰性氣體選自氦氣、氬氣、氮氣中的至少一種。