[發明專利]一種制備多孔陶瓷材料的原料及多孔陶瓷材料制備方法

有效

• 申請號: 202010005917.6
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111099913B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 史志銘;王士剛;王文彬;閆華
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學;內蒙古展華科技有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發明公開一種制備多孔陶瓷材料的原料及多孔陶瓷材料制備方法，原料由如下組分組成：沙漠砂、燒結助劑、增強相粉體、水玻璃和水。多孔陶瓷材料制備方法為：將沙漠砂進行篩選分級；稱取沙漠砂、燒結助劑、增強相粉體和水玻璃；將燒結助劑與增強相粉體一起球磨，球磨時添加水；將沙漠砂加入到球磨后的料漿中，再加入水玻璃，然后在混料機中混制后，保溫，再排水；經脫水的原料在壓力機上加壓成型，成型后加熱使毛坯硬化；毛坯在高溫下燒結，獲得多孔陶瓷材料。獲得的多孔陶瓷結構穩定，具有孔隙率高且強度高的特點，可應用于擴散除濕、液固過濾分離、透水透氣、生物發酵等多個領域。

技術領域

本發明涉及無機材料技術領域。具體地說是一種制備多孔陶瓷材料的原料及多孔陶瓷材料制備方法。

背景技術

多孔陶瓷具有體積密度小、比表面積高的特點，在環保、化工、建材等領域得到廣泛應用，如氣體、液體過濾、凈化、吸聲減震、保溫隔熱等。多孔陶瓷的合成方法主要有添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法、發泡法和顆粒堆積燒結法等。其中，造孔劑法、有機泡沫浸漬法和發泡法工藝使用較多的有機物質,在燒結過程中產生揮發性有害氣體，嚴重污染大氣環境。

與此相比，固相顆粒堆積燒結法是在較大尺寸的骨料中加入微細的無機粉體，這些粉體在高溫下形成液相促進燒結，從而將大顆粒連接起來，冷卻后骨料間的液相轉化為玻璃相將骨料顆粒固結起來，從而獲得一定的強度和孔隙率。由于骨料只在表面幾個點上與相鄰顆粒發生物理化學結合，骨料之間的孔洞大多數能夠保存下來，最終在燒結體中形成相互貫通的三維通道。因此，該方法添加少量有機物，在燒結過程中產生揮發性氣體少，對大氣環境污染也小。目前的骨料主要采用工業合成的氧化鋁、石英、氧化鋯、碳化硅等顆粒，由于這些骨料純度較高，化學性質穩定，需要添加燒結助劑以及使用較高的燒結溫度，因此提高陶瓷強度較為困難，而且原料成本較高。隨著低成本以及環境保護要求的日益提高，綠色合成、工藝簡便、高性價比成為陶瓷生產的發展方向。

用于液固過濾分離、透水透氣、生物發酵等場合的多孔陶瓷孔徑通常在幾十至幾百微米、孔隙率大于30％，目前主要以粘土類物質為原料，采用造孔劑法、有機泡沫浸漬法或發泡法合成；工藝相對復雜而且存在燒結形成揮發性的有害氣體，污染大氣環境、消耗粘土資源的問題。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種陶瓷孔徑和孔隙率大、燒結后無有害揮發物質的綠色環保的多孔陶瓷材料及其合成方法。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種制備多孔陶瓷材料的原料，由如下組分組成：沙漠砂、燒結助劑、增強相粉體、水玻璃和水。

上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述燒結助劑為高嶺土和石灰石的混合物，高嶺土和石灰石的質量比為85-95：5-15；所述增強相粉體為碳化硅或氧化鋯。

上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述沙漠砂和所述燒結助劑的加入質量按照重量份計算：所述沙漠砂為70-90重量份，所述燒結助劑為10-30重量份；所述增強相粉體的加入質量為所述燒結助劑質量的0-30％，所述水玻璃的加入質量為所述沙漠砂質量的3-10％，所述水的加入質量為所述燒結助劑和所述增強相粉體質量之和的40-50％。

上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述沙漠砂為如下粒度組中的一組：80-100目組、60-80目組、或者50-60目組。

多孔陶瓷材料制備方法，包括如下步驟：

(1)將沙漠砂進行篩選分級，將沙漠砂以不同粒度范圍進行分組，并選擇其中任意一組沙漠砂；

(2)稱取沙漠砂、燒結助劑、增強相粉體和水玻璃；

(3)將燒結助劑與增強相粉體一起球磨，球磨時添加水或水和球磨改性劑的混合物；

(4)將沙漠砂加入到步驟(3)球磨后的料漿中，再加入水玻璃，然后在混料機中混制后，保溫，排水；