[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

本發明提供一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷及其制備方法，制備方法包括以下步驟：步驟S10，將碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅按照摩爾比1:1:2進行配料得到混合粉體，將其加入到適量的去離子水中混合配制成漿料；步驟S20，向所述漿料中加入明膠和發泡劑溶液并進行發泡處理，獲得泡沫漿料；步驟S30，將所述泡沫漿料注入模具后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，將干燥后的所述坯體進行燒結，獲得所述超輕高強鈣長石多孔陶瓷。本發明實施例的鈣長石多孔陶瓷的制備方法具有可控性，所用添加劑量少且環境友好，該方法得到的鈣長石多孔陶瓷兼具氣孔率高和強度高的優點。

技術領域

本發明涉及陶瓷塊體的制備方法，更具體地，涉及一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷及其制備方法。

背景技術

多孔陶瓷因具有輕質、高比強度、高溫穩定性好及耐腐蝕等優異的性能，而應用于高溫過濾、隔熱、催化劑載體等方面。鈣長石多孔陶瓷因低熱導率和低熱膨脹系數而在隔熱領域有較廣泛的應用，但輕與強的矛盾限制了應用范圍。開發兼具低密度與高強度的鈣長石多孔陶瓷的制備技術是研究的熱點之一。

目前已見報道的制備鈣長石多孔陶瓷方法主要包括：擠出成型、添加造孔劑法、直接發泡法、溶膠凝膠法、機械攪拌法、凝膠注模法、泡沫注凝法等。但大部分樣品的氣孔率都在80％以下；即使采用泡沫注凝法也只能制備出氣孔率最高為90％的材料，而制備的材料在氣孔率較高時強度極低。另外，常規的泡沫注凝法以丙烯酰胺體系為基礎，此體系添加劑種類多、用量大，且有一定的毒性。因此開發超輕高強鈣長石多孔陶瓷環境友好的制備技術具有較大的實用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種同時具有高氣孔率與高強度的鈣長石多孔陶瓷，以期在滿足材料強度在適用范圍內的條件下，得到更高的氣孔率、更低的熱導率性能材料；本發明另一目的在于提供一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法。

本發明主要包括以下兩方面的內容：一方面提出一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷材料；另一方面提出一種超輕高強鈣長石多孔陶瓷材料的環境友好制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

根據本發明第一方面實施例的超輕高強鈣長石多孔陶瓷，所述超輕高強鈣長石多孔陶瓷的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。

根據本發明第二方面實施例的超輕高強鈣長石多孔陶瓷的制備方法，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。

進一步地，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300-500nm，所述二氧化硅的粒度為4-10μm，且所述漿料的固含量為15-25vol％。