[發明專利]一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201911292799.5
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110937920A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 李翠偉;付夢麗;武令豪;李昊;王涵;李俊文
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B35/14
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 楊帥峰

1.一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷，其特征在于，由包括以下的原料制備而成：碳酸鈣、氧化鋁和二氧化硅，其中，碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅按照摩爾比1:1:2用于合成鈣長石；所述鈣長石多孔陶瓷的總氣孔率為89％-94％，體積密度為0.16g/cm³-0.30g/cm³，抗壓強度為0.15MPa-1.36MPa，室溫真空熱導率為0.028W/(m·k)-0.058W/(m·k)；其中，體積密度采用煮沸法測量，總氣孔率根據體積密度及理論密度計算得到，抗壓強度采用萬能試驗機測定，室溫真空熱導率采用綜合物性檢測系統的TTO組件測定。

2.一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10，將碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅按照摩爾比為1:1:2進行配料得到粉體，將粉體與去離子水、分散劑混合配制成漿料；

步驟S20，將所述漿料倒出，加入明膠和發泡劑并進行快速攪拌，獲得泡沫漿料；

步驟S30，將所述泡沫漿料注入模具并置于冷凍室低溫凝膠，脫模獲得多孔凝膠體；

步驟S40，將所述多孔凝膠體進行真空冷凍干燥，獲得多孔陶瓷坯體；

步驟S50，將所述干燥后的坯體置于馬弗爐進行燒結，獲得所述超輕高強鈣長石多孔陶瓷。

3.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟S10中，所述碳酸鈣的粒度為600-800nm，所述氧化鋁的粒度為200-500nm，所述二氧化硅的粒度為4-10μm，且所述漿料的固含量為15-25vol％。

4.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟S10包括：

步驟S11，將碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅按照摩爾比1:1:2和特定固含量計算稱量；

步驟S12，將所述稱量好的粉體與一定量的分散劑和去離子水混合后，球磨17-24h得到所述漿料；

其中，所述分散劑為聚丙烯酸銨，占粉體總質量的0.5％-1.5％，并加入氨水10-20滴調節pH值以控制漿料的流動性。

5.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟S20具體包括：

步驟S21，將所述的明膠加入去離子水中加熱溶解；

步驟S22，將S10所述的漿料取出球料后置于容器中，并將溶解的明膠溶液加入到漿料中攪拌5-15分鐘；

步驟S23，將發泡劑溶液加入到S22所述的漿料中并快速攪拌，獲得泡沫漿料；

其中，在所述步驟S21中，所述明膠為固體總質量的8％，所述加熱溶解溫度為60℃-90℃；所述發泡劑溶液包括去離子水、十二烷基硫酸鈉和十二醇，十二烷基硫酸鈉為水的質量的0.025％，十二醇為水的質量的0.002％；所述發泡劑溶液在所述漿料中的含量為1g/L。

6.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟S30具體包括：

步驟S31，將S20所述泡沫漿料倒入模具，之后放入冷凍干燥機的冷阱內進行預冷凍30min-60min后脫模；

步驟S32，將S31所述脫模后的凝膠體在冷阱中繼續冷凍9h-12h，獲得多孔凝膠體；

其中，模具為紙質易拆卸，冷阱的溫度為零下45℃-零下65℃。

7.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟S40具體包括：將S30所述的凝膠坯體置于真空冷凍干燥機干燥室內進行干燥處理，真空干燥時間為24h-30h，真空度為5Pa-10Pa。

8.根據權利要求2所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟S50包括：將干燥后的所述坯體放在馬弗爐中燒結，在100℃、600℃保溫1h，在最高溫度保溫5h，然后隨爐冷卻到室溫得到所述超輕高強鈣長石多孔陶瓷；其中升溫速度為1℃/min，最高溫度為1400℃-1520℃。

9.一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷，其特征在于，根據權利要求2至8任一項所述的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法制備得到。