[發(fā)明專利]一種高孔隙率莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710003892.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108264338A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱志文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/185
• 分類號(hào): C04B35/185;C04B35/81;C04B38/00;C04B38/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種由均勻莫來(lái)石晶須互鎖形成的高孔隙率多孔陶瓷管及其制備方法。將鋁源、硅源和晶須生長(zhǎng)催化劑三種粉體均勻混合后，分散到有機(jī)溶液(PESF、PVP溶于NMP溶劑獲得有機(jī)溶液)中，混合球磨均勻后置于模具中，進(jìn)行擠出相轉(zhuǎn)化成型，獲得陶瓷管生坯。在1300?1500℃燒結(jié)生坯，晶須原位生長(zhǎng)并形成互鎖結(jié)構(gòu)，從而獲得高孔隙率莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管，孔隙率>70％，斷裂強(qiáng)度約>3MPa。本發(fā)明的莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管可應(yīng)用于絕熱保溫、消音降噪、催化劑載體以及氣固分離等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔陶瓷及制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管及其制備方法。

背景技術(shù)

多孔莫來(lái)石陶瓷具有好的化學(xué)穩(wěn)定性、低的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)以及良好的抗熱震性，近年來(lái)引起人們廣泛關(guān)注。多孔莫來(lái)石陶瓷在絕熱保溫、消音降噪、催化劑載體以及分離提純等方向具有重大應(yīng)用價(jià)值。莫來(lái)石晶體具有各向異性生長(zhǎng)特性，在催化劑存在條件下，容易長(zhǎng)成一維納米晶須。該特性在原位反應(yīng)制備多孔莫來(lái)石陶瓷過(guò)程中，可有效抑制陶瓷燒結(jié)收縮，有利于高孔隙率莫來(lái)石陶瓷制備。因此，由晶須均勻原位自由生長(zhǎng)形成的晶須互鎖結(jié)構(gòu)莫來(lái)石陶瓷將具有高的孔隙率。此外，晶須結(jié)構(gòu)缺陷較少，力學(xué)性能優(yōu)異，由均勻莫來(lái)石晶須互鎖形成的多孔陶瓷不但具有較高的孔隙率而且也有益于機(jī)械強(qiáng)度的提高。傳統(tǒng)壓制成型方法制備多孔莫來(lái)石晶須，由于粉體團(tuán)聚嚴(yán)重，生坯孔隙率低等原因不利于莫來(lái)石晶須均勻原位自由生長(zhǎng)。因此，需要發(fā)展新的成型方法，通過(guò)高溫原位反應(yīng)制備由均勻莫來(lái)石晶須互鎖形成的多孔莫來(lái)石陶瓷。基于以上，本發(fā)明提出了一種高孔隙率莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出一種由均勻莫來(lái)石晶須互鎖形成的高孔隙率陶瓷管及制備方法。

本發(fā)明的具體技術(shù)，包括以下步驟:

(1)鑄膜液配置：

首先將粘結(jié)劑PESF(聚醚砜樹(shù)脂)和增塑劑PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)；溶解完全后，分次加入混合粉體，混合粉體為鋁源和硅源原料粉體以及晶須生長(zhǎng)催化劑的均勻混合物；當(dāng)鑄膜液粘度較大但仍有一定流動(dòng)性時(shí)，停止加入混合粉體。

(2)陶瓷管制備：

將鑄膜液注入陶瓷管成型裝置(成型裝置見(jiàn)實(shí)用新型專利204699591U)，利用裝置擠出，使得鑄膜液與絮凝劑(水、酒精等)接觸，因發(fā)生相轉(zhuǎn)化過(guò)程而固化；然后，絮凝劑中浸泡24-48小時(shí)，獲得陶瓷管生坯。

(3)高溫?zé)Y(jié)：

陶瓷膜生坯置于高溫馬弗爐中在1300-1500℃燒結(jié)，最終獲得具有一定機(jī)械強(qiáng)度的高孔隙率莫來(lái)石晶須多孔陶瓷管。

在本發(fā)明中，鋁源可以為氫氧化鋁、γ-氧化鋁、高嶺土、鋁礬土等中的一種或幾種；硅源可以為高嶺土、煤矸石、粉煤灰、石英等中的一種或幾種；晶須生長(zhǎng)催化劑可以為氟化鋁、氧化鉬、氧化鎢、鎢酸氨、鉬酸銨、氧化釩等中的一種或幾種。

在本發(fā)明中，陶瓷鑄膜液必須具有一定的流動(dòng)性和較高粘度，保證鑄模過(guò)程防止生坯畸形。鑄膜液中可加入少量表面活性劑，降低鑄膜液的粘度，增加鑄膜液中固體含量，有利于高孔隙率晶須陶瓷管機(jī)械強(qiáng)度增加。

在本發(fā)明中，陶瓷管生坯燒結(jié)過(guò)程中，莫來(lái)石形核并原位各向異性生長(zhǎng)形成莫來(lái)石晶須。調(diào)節(jié)催化劑含量和種類以及燒結(jié)溫度，可控制莫來(lái)石晶須的長(zhǎng)徑比和微觀結(jié)構(gòu)，從而控制陶瓷管的孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度和孔徑分布等結(jié)構(gòu)性質(zhì)。

在本發(fā)明中，在鑄膜液中或混合粉體中加入造孔劑(如淀粉、石墨等)，可進(jìn)一步提高陶瓷管孔隙率。

本發(fā)明的有益效果是：