[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳化硅泡沫陶瓷低溫制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811217873.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109485451A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西鴻司遠(yuǎn)特種泡沫材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B38/06
• 分類(lèi)號(hào): C04B38/06;C04B35/565;C04B35/64
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 董超君

本發(fā)明提供了一種碳化硅泡沫陶瓷低溫制備方法，本發(fā)明中的聚氨酯泡沫是經(jīng)過(guò)特定的發(fā)泡方法制作而成，聚氨酯泡沫的水解率可達(dá)到4.2％，在較低溫度下便可達(dá)到軟化，是制備泡沫陶瓷特別適合的模板；當(dāng)加熱燒掉聚氨酯泡沫時(shí)，可以通過(guò)控制升溫速率，使其不產(chǎn)生任何應(yīng)力，保證未燒結(jié)體不發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，可提高燒結(jié)體的力學(xué)強(qiáng)度；本發(fā)明針對(duì)模板復(fù)制法制備碳化硅泡沫陶瓷掛漿過(guò)程中，聚氨酯泡沫隔膜多、親水性差的特點(diǎn)，采用氫氧化鈉溶液對(duì)聚氨酯泡沫進(jìn)行水解處理，去除隔膜，增加粗糙度，取得了較好的掛漿效果。另外，本發(fā)明低溫制備的碳化硅泡沫陶瓷通孔結(jié)構(gòu)良好，收縮率低、體積密度小、抗折強(qiáng)度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷領(lǐng)域，具體是一種碳化硅泡沫陶瓷低溫制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅泡沫陶瓷材料由于其壓降低、孔隙率高、比表面大和特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于催化劑載體、過(guò)濾器、生物材料、吸聲材料中。在化工領(lǐng)域因其體積可控、節(jié)約燃料、減少污染物排放、穩(wěn)定燃燒的范圍寬等優(yōu)點(diǎn)而受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，已廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)中蒸汽發(fā)生器、高壓絕熱燃燒器、輻射燃燒器等，大大提高了傳熱系數(shù)，強(qiáng)化了燃燒過(guò)程。碳化硅泡沫陶瓷具有良好的耐腐蝕性，還可用于施工部門(mén)和半導(dǎo)體領(lǐng)域中，通過(guò)通電發(fā)熱加熱腐蝕性流體。

碳化硅泡沫陶瓷制備工藝的不斷改進(jìn)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展已逐漸引起人們的關(guān)注和重視。由于碳化硅是一種具有強(qiáng)共價(jià)鍵的無(wú)機(jī)非金屬材料，在低溫下很難燒結(jié)。目前，大多采用添加燒結(jié)助劑的方法來(lái)降低其燒結(jié)溫度，但燒結(jié)溫度仍然較高。聚碳硅烷粘結(jié)法雖能在低溫下制備出碳化硅泡沫陶瓷，但其制品線收縮率較大，且成本極高，大大的限制了其規(guī)模化應(yīng)用。如何充分利用有機(jī)模板復(fù)制法的工藝優(yōu)點(diǎn)，選用合適的粘結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)碳化硅泡沫陶瓷的低溫低成本燒結(jié)技術(shù)，制備孔隙均勻，性能優(yōu)異的碳化硅泡沫陶瓷是目前急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供了一種性能優(yōu)良的碳化硅泡沫陶瓷低溫制備方法。

本發(fā)明提供了一種碳化硅泡沫陶瓷低溫制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的孔徑為5μm碳化硅微粉和一定量的水洗高嶺土放入攪拌罐中混合均勻后，加入水和磷酸二氫鋁，攪拌2-3h后得到漿料，然后密封漿料24h，其中碳化硅微粉占混合漿料的45wt％-60wt％，磷酸二氫鋁占混合漿料的25wt％-40wt％，水占混合漿料的0-30wt％；

2)取開(kāi)氣孔率＞99％、孔徑為0.2-0.8mm的聚氨酯泡沫，用去離子水反復(fù)沖洗5次除去雜質(zhì)后浸入溫度為60℃、濃度為15wt％的氫氧化鈉溶液中水解3-6h，水解結(jié)束后取出聚氨酯泡沫，反復(fù)揉搓并用清水沖洗晾干；

3)將步驟2)處理后的聚氨酯泡沫置于步驟1)的漿料中，使聚氨酯泡沫自由伸展后，不斷攪拌擠壓揉搓，以使?jié){料均勻涂掛在聚氨酯泡沫上，充分排氣吸漿后，放入對(duì)輥機(jī)中按1/6-1/3的擠壓比進(jìn)行擠壓排漿，得到泡沫陶瓷預(yù)制體；

4)將泡沫陶瓷預(yù)制體放入50℃恒溫烘箱中干燥48h，干燥前期防止?jié){料因重力作用集中在泡沫預(yù)制體的底部，每隔1h將泡沫預(yù)制體翻轉(zhuǎn)一次，使其水份緩慢蒸發(fā)，防止泡沫預(yù)制體變形；由于浸漬漿料過(guò)程中對(duì)有機(jī)泡沫的揉搓擠壓影響，它恢復(fù)原來(lái)的形狀需要一定的時(shí)間，同時(shí)機(jī)泡沫吸附漿料后，由于受重力作用的影響，容易產(chǎn)生變形，如不對(duì)其干燥而直接進(jìn)行燒成，泡沫陶瓷形狀會(huì)受影響，塌陷甚至斷裂；

5)將干燥后的泡沫預(yù)制體放入箱式電阻爐進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)，爐內(nèi)溫度由室溫以100℃/h升溫速度勻速提升至750℃-950℃，當(dāng)溫度升到750℃-950℃后，停止升溫并保溫2h，然后隨爐冷卻，得到低溫碳化硅泡沫陶瓷。

進(jìn)一步地，聚氨酯泡沫為彈性開(kāi)孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，良好的彈性以使泡沫在浸漬掛漿后仍能恢復(fù)原有形狀，同時(shí)，開(kāi)孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保證漿料涂覆時(shí)，能夠滲入模板內(nèi)部，相互粘結(jié)，使燒成后能夠形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。