[發明專利]一種改性鈦酸鋇泡沫陶瓷材料的制備方法及其所得材料

在審

• 申請號: 202111594079.1
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114315409A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 吳佩霞;薛文東
• 申請（專利權）人: 江蘇材睿科技有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 葉盛

本發明公開了一種改性鈦酸鋇泡沫陶瓷材料的制備方法及其所得材料，屬于陶瓷材料技術領域，包括按質量百分比稱取各原輔料，并將其混合研磨，研磨后過濾處理得到混合原料，將混合原料與聚乙烯醇水溶液研磨攪拌，往漿料里加入羥己基纖維素水溶液，再次進行攪拌研磨，最后往漿料里添加聚乙烯亞胺水溶液，最終得到混合漿料，將預處理的聚苯乙烯浸漬在混合漿料中，進行放置掛漿處理，擠壓排除多余的漿料后，進行干燥處理，重復多次，最后裝入發泡耐火材料模具送入加熱爐內加熱，加熱完成后進行退火、冷卻、脫模、切割處理，最終得到泡沫陶瓷材料，本發明能制成有著良好的導電性和抗壓強度的泡沫陶瓷材料。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體地說，涉及一種改性鈦酸鋇泡沫陶瓷材料的制備方法及其所得材料。

背景技術

泡沫陶瓷是一種經特殊工藝制作而成的具有三維立體網絡骨架結構和貫通氣孔的新型多孔陶瓷材料，比較成熟的泡沫陶瓷制備工藝有發泡工藝、添加造孔劑工藝及有機泡沫浸漬法等，鑒于泡沫陶瓷所具有的高化學穩定性、高強度、耐高溫、抗熱震、低密度、高氣孔率、大比表面積等諸多優點，因此其廣泛應用于制備汽車尾氣裝置、節能隔熱材料、工業污水處理、化學催化劑載體、生物材料等領域。

其中鈦酸鋇具有優異的機械強度、高介電常數、低介電損耗，是制備高介電、鐵電、壓電等材料的理想材料，人們將鈦酸鋇與不同聚合物復合，制得了多種高介電常數鈦酸鋇泡沫陶瓷，然而，大量研究發現，鈦酸鋇泡沫陶瓷與聚合物復合后，介電常數顯著降低，導電性能明顯下降，同時使得陶瓷材料的抗壓強度降低，難以制得高質量的陶瓷材料。

發明內容

針對現有鈦酸鋇泡沫陶瓷導電性能不足，抗壓強度不夠的問題，本發明提供一種改性鈦酸鋇泡沫陶瓷材料的制備方法及其所得材料。

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案：

一種改性鈦酸鋇泡沫陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、按質量百分比稱取各原輔料，并將其混合研磨，研磨后過濾處理得到混合原料；

步驟2、按質量計，將步驟1得到的混合原料與聚乙烯醇水溶液研磨攪拌，攪拌完成后，往漿料里加入羥己基纖維素水溶液，再次進行攪拌研磨，攪拌完成后最后往漿料里添加聚乙烯亞胺水溶液，最終得到混合漿料；

步驟3、將預處理的聚苯乙烯浸漬在步驟2得到的混合漿料中，進行放置掛漿處理，擠壓排除多余的漿料后，進行干燥處理，重復多次掛漿、干燥處理過程，將掛漿干燥后的漿料倒入馬弗爐中，在400～500℃的溫度下保溫1.5～2h，進行有機物排除，最后裝入發泡耐火材料模具；

步驟4、將發泡耐火材料模具送入加熱爐內加熱，加熱完成后進行退火、冷卻、脫模、切割處理，最終得到泡沫陶瓷材料。

優選地，所述步驟1中各原輔料的質量百分比為：鈦酸鋇40～65％；氮化鋁20～30％；二氧化鋯10～30％；氧化鎵3～5％；氮化硼5～10％；泡沫鎳1～3％；碳酸鈣2～3％。

為了使研磨充分，優選地，所述步驟1中混合研磨是將各原輔料加入研磨機中研磨10～15分鐘，在75～90℃下混合均勻。

為了使混合原料之間可以更加緊密結合，優選地，所述步驟2中混合原料、聚乙烯醇水溶液、羥己基纖維素水溶液和聚乙烯亞胺水溶液的質量比為20∶8～20∶1～10∶3～12，其中聚乙烯醇水溶液濃度為1～10wt％，羥己基纖維素水溶液濃度為1～5wt％，聚乙烯亞胺水溶液濃度為2～5wt％。

為了讓提高聚苯乙烯純度，去除雜質，優選地，所述步驟3中聚苯乙烯的預處理流程如下：將規格為15～30PPI的聚苯乙烯浸泡在濃度為10～20wt％的氫氧化鈉水溶液中，升溫至60～80℃并保溫3～5h后，取出聚苯乙烯，用去離子水洗滌、甩干，在常溫下，將聚苯乙烯浸漬在濃度為2～5wt％的聚乙烯亞胺水溶液中，停留3～5h后，取出甩干，在溫度50～75℃的條件下干燥，得到預處理的聚苯乙烯。