[發明專利]一種泡沫陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201710337097.9
• 申請日: 2017-05-14
• 公開（公告）號: CN107162629A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 吳剛;許麗君;孫冬
• 申請（專利權）人: 吳剛
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B35/10;C04B35/81;C04B35/622
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術領域

本發明公開了一種泡沫陶瓷的制備方法，屬于多孔陶瓷材料制備技術領域。

背景技術

泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫狀的多孔陶瓷，它是繼普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶瓷之后發展起來的第三代多孔陶瓷制品。這種高技術陶瓷具有三維連通孔道，同時因具有特殊的性能，如高比表面積、高滲透性、低容重、低熱導率等而日益引起各方面的重視。這些優異的性能使其在催化劑載體、熔融金屬過濾、高溫氣體過濾、耐火材料、生物材料等領域得到廣泛應用。

泡沫陶瓷材質由最初的普通粘土質發展到耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊性材質（如碳化硅、氧化鋁、堇青石、鈦酸鋁、莫來石、鋰輝石等）。泡沫陶瓷材料的制備方法很多，其中應用比較成功的有：添加造孔劑方法、發泡方法、有機前驅體浸漬法及溶膠—凝膠方法等。

添加造孔劑方法是通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯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泡沫陶瓷，利用這種方法可以制得形狀復雜的泡沫陶瓷制品；發泡方法是在制備聚氨基甲酸乙酷泡沫塑料的原料中混入較多的陶瓷粉料（預先制備好），再加入發泡劑、催化劑及泡沫穩定劑等，充分攪拌均勻，使之發生發泡反應而獲得泡沫陶瓷坯體，這種方法可以制備形狀復雜的泡沫陶瓷制品，以滿足一些特殊場合的應用；溶膠—凝膠法是將泡沫陶瓷原料分散在溶劑中，然后經過水解反應生成活性單體，活性單體進行聚合，開始成為溶膠，進而生成具有一定空間結構的凝膠，再經過干燥和熱處理制得泡沫陶瓷，這種方法主要用來制備孔徑在納米級的微孔陶瓷材料；有機前驅體浸潰法是指將處理好的有機前驅體（通常選用聚氨基甲酸乙醋泡沫塑料）浸人預先制備好的陶瓷漿料中，反復多次，排除氣體，使漿料充分浸潤有機前驅體，然后將多余漿料排除，并反復滾壓，以使漿料均勻附著在前驅體網狀結構中的網絲上，再經干燥燒結制成泡沫陶瓷，該方法通過控制漿料性能，優化無機粘結劑體系，嚴格控制漿料浸漬工藝過程，可以制備高性能的泡沫陶瓷制品。

雖然現有的泡沫陶瓷的制備工藝很多，也能制備出一些性能良好的泡沫陶瓷，但是現有的這些工藝制備的泡沫陶瓷材料也存在一些問題，主要是現有工藝制備的泡沫陶瓷普遍密度高、強度較低，且在制備過程中坯體還易發生塌陷，導致泡沫陶瓷使用受限。因此，如何制備具有低密度、高強度且成品率高的泡沫陶瓷是一個富有挑戰性意義的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對傳統泡沫陶瓷材料強度較低，密度較大，且制備過程中坯體易發生塌陷的問題，提供了一種泡沫陶瓷的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）稱取300～500g稻殼，于高壓蒸鍋中，保溫蒸煮后，靜置瀝干水分并自然冷卻至室溫，再經粉碎烘干，得干燥稻殼粉；

（2）依次稱取100～150g干燥稻殼粉，0.6～0.8g納米鐵粉，攪拌混合10～15min后轉入炭化爐，在氬氣保護狀態下保溫反應，待保溫反應結束，停止通入氬氣，在空氣氣氛條件下保溫氧化反應，待氧化反應結束后自然冷卻至室溫，并將氧化反應后的物料倒入300～400mL質量分數為3～5%氫氟酸溶液中，攪拌混合10～15min后，過濾、洗滌并干燥至恒重，得疏松碳化硅晶須；

（3）依次稱取100～120g高嶺土，200～220g石英石，600～650g鉀長石，球磨后過篩，得燒結助劑粉末；

（4）按重量份數計，在混料機中依次加入100～150份質量分數為5～8%聚乙烯醇溶液，10～15份燒結助劑粉末，15～20份疏松碳化硅晶須，80～120份平均粒徑為60～80μm的氧化鋁粉，3～5份檸檬酸銨，2～4份乳化劑OP-10，恒溫攪拌混合3～5h；

（5）待恒溫攪拌混合結束，將混料機中物料注入模具中，并將模具置于液氮中冷凍30～40s，再將冷凍后的模具取出，于室溫條件下自然解凍4～6h，如此冷凍、解凍循環3～5次，并將最終解凍后的模具轉入真空冷凍干燥箱中，真空冷凍干燥2～4h，脫模，得陶瓷生坯，再經燒結，即得泡沫陶瓷。

步驟（1）所述的保溫蒸煮條件為：蒸煮溫度為120～140℃，蒸煮時間為45～60min。

步驟（1）所述的保溫蒸煮前，還可以向高壓蒸鍋中加入10～15g氫氧化鈉。

步驟（2）所述的干燥稻殼粉中還可以添加0.3～0.5g氟化鈉。