[發(fā)明專(zhuān)利]泡沫陶瓷材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610826905.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106631104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洋洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州峰泰納米材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B38/02
• 分類(lèi)號(hào): C04B38/02;C04B35/584;C04B35/64
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11411
• 代理人: 鄭自群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫狀的多孔陶瓷。它具有三維連通孔道,同時(shí)其形狀、孔尺寸、滲透性、表面積及化學(xué)性能均可進(jìn)行適度調(diào)整變化。泡沫陶瓷因具有特殊的性能，如高比表面積、高滲透性、低容重、低熱導(dǎo)率等而日益引起各方面的重視。這些優(yōu)異的性能使其在催化劑載體、熔融金屬過(guò)濾、高溫氣體過(guò)濾、耐火材料、生物材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

泡沫陶瓷采用聚氨酯泡沫塑料為載體，將其浸入由陶瓷粉末、粘結(jié)劑、助燒結(jié)劑、懸浮劑等制成的料漿中，然后擠掉多余料漿，使陶瓷漿料均勻涂覆于載體骨架成為坯體，再將坯體干燥并經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。泡沫陶瓷具有與泡沫塑料相似的孔隙結(jié)構(gòu)，通孔率達(dá)85～90％。國(guó)內(nèi)外已根據(jù)不同合金的特點(diǎn)，發(fā)展了多種不同材質(zhì)的泡沫陶瓷，如美國(guó)專(zhuān)利3893917、3962081、4024056、4075303，中國(guó)國(guó)家專(zhuān)利87101800.4、92102883.0、200710139286.1、200710139289.5等，這些泡沫陶瓷由氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氮化硅等材料制成，可用于過(guò)濾一般的鋁合金、銅合金、鑄鋼、鑄鐵等。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN103787689公開(kāi)了一種碳化硅泡沫陶瓷的制備方法，先將聚醚或聚酯多元醇與催化劑、表面活性劑和發(fā)泡劑攪拌后，加入碳化硅粉體、高嶺土和氧化鋁粉、硅溶膠再攪拌均勻后，再加入固化劑，混合均勻后置于成型容器中反應(yīng)固化，將固化后的泡沫陶瓷海綿體經(jīng)開(kāi)孔處理，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)即可得到碳化硅泡沫陶瓷。該方法需要開(kāi)孔處理，工序多，泡沫陶瓷的生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種泡沫陶瓷材料，該泡沫陶瓷材料結(jié)構(gòu)均勻一致，在縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)還可以提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種泡沫陶瓷材料，包括以下原料：陶瓷粉料40～60wt％、硅溶膠5～15wt％、發(fā)泡劑6～18wt％、分散劑2～6wt％，余量為水；其中，陶瓷粉末由氮化硅70～80wt％、膨潤(rùn)土10～20wt％、粉煤灰5～10wt％、氧化鋁1～5wt％與滑石粉1～5wt％組成。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑由白云石30～50wt％、碳酸鈣25～35wt％、硫酸鈣5～10wt％、碳粉10～15wt％和硅粉5～10wt％組成。

進(jìn)一步，所述分散劑為聚丙烯酸鹽或者單寧酸鹽。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種泡沫陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

1)陶瓷漿料制備：將分散劑加入水中微波超聲分散，得粘性液體，然后向粘性液體中加入陶瓷粉料與硅溶膠混合均勻，再加入發(fā)泡劑，機(jī)械攪拌10～30min，得到陶瓷漿料；

2)將步驟1)的陶瓷漿料澆注于模具中，置于80～100℃環(huán)境中固化干燥得到坯體；

3)步驟2)的坯體放入燒結(jié)爐中，然后從室溫以2～10℃/min升溫到800℃～1120℃，燒結(jié)1～3h，冷卻后得到泡沫陶瓷材料。

進(jìn)一步，所述分散劑為聚丙烯酸鹽或者單寧酸鹽。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑由白云石30～50wt％、碳酸鈣25～35wt％、硫酸鈣5～10wt％、碳粉10～15wt％和硅粉5～10wt％組成。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑制備方法為：對(duì)白云石、碳酸鈣、硫酸鈣、碳粉與硅粉進(jìn)行配料，用振動(dòng)球磨機(jī)混合2～4小時(shí)后得到粉料即可。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的陶瓷粉料由氮化硅、膨潤(rùn)土、粉煤灰、氧化鋁與滑石粉組成，以氮化硅為主，膨潤(rùn)土、粉煤灰以及滑石粉作為助劑，可以降低陶瓷粉末的燒結(jié)溫度，其中粉煤灰與后續(xù)的發(fā)泡劑在發(fā)泡時(shí)，可以提高發(fā)泡效率。

2、發(fā)泡劑中的白云石，可分解出大量氣體，選用的碳粉、硅粉作為調(diào)節(jié)劑，不但調(diào)節(jié)發(fā)泡劑的發(fā)泡性能，而且增強(qiáng)了泡沫陶瓷的耐溫性能。

3、本發(fā)明的泡沫陶瓷熱導(dǎo)率低小于0.080W/(m·K)，強(qiáng)度高至少為13.12MPa。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

陶瓷粉末由氮化硅70wt％、膨潤(rùn)土20wt％、粉煤灰5wt％、氧化鋁1wt％與滑石粉4wt％組成。

發(fā)泡劑由白云石30wt％、碳酸鈣35wt％、硫酸鈣10wt％、碳粉15wt％和硅粉10wt％組成。

一種泡沫陶瓷材料，包括以下原料：陶瓷粉料40wt％、硅溶膠5wt％、發(fā)泡劑6wt％、單寧酸鈉2wt％，余量為水。

泡沫陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：