[發明專利]一種針狀莫來石空心球材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710835918.1
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107573048B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 顧幸勇;胡其國;董偉霞;羅婷
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: C04B35/185
• 分類號: C04B35/185;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種針狀莫來石空心球材料及其制備方法，其配方的重量百分比為：粉煤灰漂珠30～70份、氫氧化鋁70～30份、五氧化二釩2～6份，氟化鋁為1～5份、PVA 6～14份。本發明的工藝路線簡單，所制備的莫來石空心球導熱系數為0.132～0.241，體積密度為0.46～0.70 g/cm3。以粉煤灰漂珠制備空心球狀莫來石的方法，不僅可以替代正日益枯竭的高嶺土類瓷質原料，還對環境的保護起到了促進作用，既降低了成本，還有效地節約了資源。該制備方法制備的莫來石空心球具有輕質、低熱導等優良性能，有望在催化劑載體、陶瓷膜支撐體、輕質隔熱材料等領域有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬無機非金屬材料（陶瓷）領域，具體涉及一種針狀莫來石空心球材料及其制備方法。

背景技術

莫來石（Mullite）材料因其具有低的熱膨脹系數、高的抗蠕變性能、高的耐磨特性、抗化學腐蝕性強、在低溫和高溫環境強度大等一系列優異性能，在電子、電力、陶瓷、航空航天和光學領域有著極大的應用前景。具有針狀或纖維狀顯微結構的空心球狀形貌的莫來石材料，因其擁有球殼內外疏松和較多的孔隙，加之其具有的較大比表面積，一定的抗壓強度，可以在一些條件苛刻的催化劑載體上以及過濾陶瓷膜支撐體上獲得青睞和重視。

粉煤灰是一類主要含有SiO₂、Al₂O₃的硅鋁酸鹽及其玻璃體的固體粉狀廢棄物，利用其含有較多的硅源復合含有鋁源的礦物可以制備出Mullite及其一些復合材料。一方面可以利用粉煤灰替代日益枯竭的高嶺、瓷石類自然資源，降低原材料的生產成本；另一方面對固體廢棄物的再生利用賦予了粉煤灰的高附加值，對環境起到了一定的保護作用。而粉煤灰主要由具有大量球形顆粒的漂珠、沉珠、富鐵微珠以及一些不定形顆粒和碳素組成。本發明選用粉煤灰中的漂珠為原料引進硅源、工業氫氧化鋁引進鋁源通過固相反應生成莫來石材料，并維持其內部呈空心狀形貌的球形顆粒，這類球形顆粒的莫來石材料可以作為陶瓷過濾膜中的支撐體以及催化劑的載體材料，賦予其更大的水通量和高的催化效率，還可以作為顆粒彌散增強材料應用在結構陶瓷和功能陶瓷中。粉煤灰因其來源廣泛，價格低廉，利用其組成中含有的大量空心漂珠合成莫來石材料，實現了廢棄物充分再利用的理念。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單、成本低廉、性能優異的針狀莫來石空心球材料及其制備方法。

一種針狀莫來石空心球材料，其特征在于：采用工業廢渣為主要原料，其物料配方的重量百分比組成為：粉煤灰漂珠30～70%、氫氧化鋁30～70%，外加五氧化二釩2～6%、氟化鋁為1～5%、PVA 6～14%、丙乙烯酰胺0.4%、甲基甲酰胺0.04%、聚丙烯酸鈉0.3%。

所述針狀莫來石空心球材料的物料配方的重量百分比組成為：粉煤灰漂珠40%、氫氧化鋁60%，外加五氧化二釩4%、氟化鋁為3%、PVA 10%、丙乙烯酰胺0.4%、甲基甲酰胺0.04%、聚丙烯酸鈉0.3%。

上述粉煤灰漂珠的密度為：0.35～0.45 g/cm³、粒徑為120～160目。

上述針狀莫來石空心球材料的制備方法，其特征在于依照以下步驟：

（1）按物料配方的重量百分比組成稱取氫氧化鋁、五氧化二釩、氟化鋁經混合得到均勻粉體；

（2）按物料配方的重量百分比組成，將丙乙烯酰胺、甲基甲酰胺、聚丙烯酸鈉配置成均勻溶液；

（3）在步驟（2）所得均勻溶液中按物料配方的重量百分比組成添加PVA，并攪拌得到均勻溶液；

（4）在步驟（3）所得均勻溶液中添加步驟（1）所得的均勻粉體并攪拌均勻得到混合泥漿；

（5）按物料配方的重量百分比組成稱取粉煤灰漂珠，采用浸漬法將粉煤灰漂珠浸漬在步驟（4）所得的混合泥漿中獲得前驅體坯體；