[發明專利]一種海泡石多孔陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201710492883.6
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107298574A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 王麗娟;田麗;梁金生;張躍丹;冉松松
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B33/04
• 分類號: C04B33/04;C04B38/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，尤其涉及一種海泡石多孔陶瓷及其制備方法。

背景技術

多孔陶瓷是一種經高溫燒成、體內具有大量彼此相通或閉合氣孔結構的陶瓷材料，是具有低密度、高滲透率、抗腐蝕、耐高溫及良好隔熱性能等優點的新型功能材料。多孔陶瓷的種類繁多，幾乎目前研制生產的所有陶瓷材料均可通過適當的工藝制成陶瓷多孔體。多孔陶瓷一般具有以下特性：(1)具有良好的機械性能及強度。煅燒過程中由于原料顆粒邊界部分發生融化而發生粘連作用。(2)氣孔率較高。氣孔分為開口和閉口之分，開口氣孔具有過濾、吸收、吸附、消除回聲等作用，而閉口氣孔則有利于阻隔熱量、聲音以及液體和固體微粒傳遞。(3)物理和化學性質穩定。多孔陶瓷一般可以耐酸、堿腐蝕，也可以承受高溫、高壓，自身潔凈狀態好，不會造成二次污染，是一種綠色環保的功能材料。(4)過濾精度高，再生性能好。多孔材料經過一段時間的使用后，氣體或液體進行反沖洗，即可恢復原有的過濾能力。多孔陶瓷的優良性能，使其已被廣泛應用于冶金、化工、環保、能源、生物等領域。如利用多孔陶瓷比表面積高的特性，可制成各種多孔電極、催化劑載體、熱交換器等；利用多孔陶瓷吸收能量的性能，可制成各種吸音材料、減震材料等；利用其低密度、低熱傳導性，可制成各種保溫材料、輕質結構材料等。因此多孔材料引起了世界范圍內的研究熱潮。

近年來，利用儲量豐富、價格低廉和燒結溫度低的多孔礦物原料直接制備多孔陶瓷已成為研究熱點之一，解決了長久以來多孔陶瓷制備流程長、工藝復雜、操作難度大等問題。 201510023893.6公布了一種復合天然多孔礦物陶瓷微珠的制備方法，以硅藻土(70-90重量百分比)為主要原料、輔以蛋白石(5-25重量百分比)、海泡石(1-10重量百分比)、凹凸棒土(1-10重量百分比)、高嶺土(1-10重量百分比)等天然礦物進行配料、研磨混合、噴霧造粒、煅燒成多孔陶瓷微珠。由于該發明采用噴霧造粒成型工藝，所得陶瓷微珠的破裂強度較低，限制了其應用范圍。海泡石為一種天然多孔鎂硅酸鹽粘土礦物材料，標準晶體化學式為Mg₈Si₁₂O₃₀(OH)₄(OH2)₄·8H₂O，原礦海泡石多呈毛發狀、針狀、細管狀或纖維束狀集合體，在與纖維方向一致的孔道結構上又布滿了微小的孔洞，正是由于這種特殊的結構決定了它高孔隙率、大比表面積的特性，并以其極強的吸附能力、催化能力和流變能力而被作為吸附劑、漂白劑、增稠劑、懸浮劑等廣泛應用。但由于海泡石礦物在加熱過程中會發生脫水、脫羥基、相變等反應，將其作為主要原料制備多孔陶瓷存在著很多不確定性，需要克服許多未知的技術難點，因此，目前未見有報道應用海泡石作為主要原料制備多孔陶瓷。

發明內容

本發明的目的在于針對現有多孔陶瓷制備流程長、工藝復雜、操作難度大等問題，提供一種工藝簡單、材料來源廣泛、生產成本低的多孔陶瓷的制備方法。該方法選擇天然多孔礦物海泡石作為制備陶瓷的單一基料，通過對工藝的控制，在一定的燒結溫度下，制造微孔分布均勻，孔隙率、彎曲強度、壓縮強度較高的多孔陶瓷。

本發明的技術方案為

一種海泡石多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

第一步，海泡石原礦預處理

將海泡石原礦進行氣流磨分散，隨后經球磨機干法球磨過60-70目篩，得到海泡石納米纖維粉體；

第二步，海泡石多孔陶瓷成型

將上述制得的海泡石納米纖維粉體與聚乙烯醇水溶液混合，攪拌后，采用干壓法成型，得到陶瓷坯體；

其中，聚乙烯醇水溶液的質量百分濃度為0.9-1％，聚乙烯醇水溶液的質量為海泡石納米纖維粉體質量的4-5％；

第三步，海泡石多孔陶瓷燒結

將上述制得的陶瓷坯體在70-90℃的干燥箱中干燥4-6h,然后在程控箱式電阻爐中以5℃ /min的速度升溫，達到1100℃-1140℃后保溫2～3h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到海泡石多孔陶瓷。

所述的海泡石多孔陶瓷制備中所用到的海泡石原礦為河南產海泡石原礦。

所述的第一步用到的球磨機為行星式球磨機(型號為XQM-4L)，球磨中的球料質量比為1:1。

所述的第一步得到海泡石納米纖維粉體的直徑為0.2～30μm。

所述的第二步中的干壓法成型壓力為300-350MPa，保壓時間3-5分鐘。