CN101671172B - 一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂及使用方法 - Google Patents
一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂及其使用方法，组合粘结剂成分为偏磷酸铝和聚乙烯醇。其组合粘结剂使用方法为：先在碳化硅粉末中加入浓度为0.007-0.056克/毫升的偏磷酸铝水溶液，在200℃烘干、过筛后，再加入浓度为0.035-0.14克/毫升的聚乙烯醇水溶液，80℃烘干后过筛，模压成型，烧结得到碳化硅多孔体；所述的偏磷酸铝加入量为碳化硅粉末的0.5-4wt％，所述的聚乙烯醇加入量为碳化硅粉末的0.5-2wt％。得到的碳化硅成型坯表面光洁，成型质量好。在800℃烧结3h后，得到的碳化硅多孔体强度高，耐高温性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂及使用方法，属化学领域。
背景技术
碳化硅多孔体具有高的比表面积、耐高温、耐腐蚀、高气孔率、高强耐磨等特点，可广泛应用于催化剂载体、流体净化、过滤等诸多工业领域，同时又可作为金属基及其它复合材料的骨架结构。但纯的碳化硅烧结温度高，烧结困难，为了在较低温度下烧结，通常需要通过加入二氧化硅或硅酸钠作为粘结剂。二氧化硅作为粘结剂时，碳化硅多孔体强度较低；硅酸钠作为粘结剂时，在多孔体压坯烘干过程中易随水份扩散到表层，导致硅酸钠在碳化硅多孔体中分布不均，多孔体强度不高。偏磷酸铝是制备碳化硅粉末烧结多孔体的新型粘结剂，偏磷酸铝不仅能够实现碳化硅多孔体在较低温度下的烧结，保证烧结多孔体具有很好的强度和耐高温性，而且所用偏磷酸铝含量不多，对碳化硅多孔体的特性影响小。但偏磷酸铝在常温压制成型过程中粘结性不高，单独加入碳化硅粉末中，成型坯粉末颗粒粘结强度低，难以成型。迄今尚未见到将偏磷酸铝与其它粘结剂组合添加于碳化硅粉末中提高常温压制成型过程中碳化硅压坯强度的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂及其使用方法。该粘结剂能解决偏磷酸铝在常温压制成型过程中粘结强度低的问题，使碳化硅粉末成型坯在压制成型过程中具有较高的强度，烧结后形成的碳化硅多孔体强度高，耐高温性好。
本发明所述的一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂的成分为偏磷酸铝和聚乙烯醇。两者的重量比例为1-8∶1-4。
所述的偏磷酸铝是通过将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸制得磷铝比为23的偏磷酸铝；加水稀释，制得偏磷酸铝浓度为0.007-0.056克/毫升的水溶液。将聚乙烯醇溶解到80-95℃热水中制得浓度为0.035-0.14克/毫升的聚乙烯醇水溶液。
本发明组合粘结剂的使用方法如下：先在碳化硅粉末中加入上述偏磷酸铝水溶液，在200℃烘干24h，过筛200目筛后再加入上述聚乙烯醇水溶液，80℃烘干24h后过200目筛，模压成型，在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体。其中偏磷酸铝加入量为碳化硅粉末的0.5-4wt％，聚乙烯醇加入量为碳化硅粉末的0.5-2wt％。
本发明针对偏磷酸铝在常温压制成型过程中粘结性不高的问题，首次提出将偏磷酸铝和聚乙烯醇组合使用作为粘结剂，聚乙烯醇对碳化硅粉末在常温下粘性好，使碳化硅粉末成型坯在压制成型过程中具有较高的强度，而偏磷酸铝又能在高温烧结过程中起到很好的粘结作用，两者作用互补，解决了碳化硅多孔体制备过程中碳化硅粉末粘结问题；且聚乙烯醇与碳化硅和偏磷酸铝无反应，易低温脱除，无残留。使用本发明粘结剂烧结后形成的碳化硅多孔体强度高，耐高温性好。
具体实施方式
下面结合对比例和实施例对本发明作进一步说明。
对比例1：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.056克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过筛(200目)，模压成形时，成型坯分层开裂。
实施例1：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.007克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过200目筛后加入浓度为0.14克/毫升的聚乙烯醇水溶液1000毫升，研磨均匀，在80℃烘干24h，过筛(200目，模压成型后在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体。
实施例2：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.014克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过200目筛后加入浓度为0.105克/毫升的聚乙烯醇水溶液1000毫升，研磨均匀，在80℃烘干24h，过筛(200目)，模压成型后在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体
实施例3：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.028克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过200目筛后加入浓度为0.07克/毫升的聚乙烯醇水溶液1000毫升，研磨均匀，在80℃烘干24h，过筛(200目)，模压成型后在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体。
实施例4：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.042克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过200目筛后加入浓度为0.07克/毫升的聚乙烯醇水溶液1000毫升，研磨均匀，在80℃烘干24h，过筛(200目)，模压成型后在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体。
实施例5：
将氢氧化铝粉末溶于140℃的85％浓磷酸，制得磷铝比为23的偏磷酸铝，加水稀释到5000毫升，得到浓度为0.056克/毫升的偏磷酸铝溶液，加入到7000克10μm碳化硅粉末中，搅拌均匀，在200℃烘干24h，过200目筛后加入浓度为0.035克/毫升的聚乙烯醇水溶液1000毫升，研磨均匀，在80℃烘干24h，过筛(200目)，模压成型后在800℃烧结3h得到碳化硅多孔体。
表1为实施例1～5所得碳化硅粉末成型坯的密度和强度以及烧结多孔体抗压强度。
表1
| 偏磷酸铝 | 聚乙烯醇 | 碳化硅成型坯密度 | 碳化硅成型坯抗压强度 | 碳化硅粉末烧结多孔体抗压强度 | |
| 实施例1 | 0.5wt％ | 2wt％ | 1.63g/cm3 | 1.31MPa | 7.7MPa |
| 实施例2 | 1wt％ | 1.5wt％ | 1.65g/cm3 | 1.06MPa | 13.5MPa |
| 实施例3 | 2wt％ | 1wt％ | 1.64g/cm3 | 0.77MPa | 23.5MPa |
| 实施例4 | 3wt％ | 1wt％ | 1.67g/cm3 | 0.79MPa | 32.6MPa |
| 实施例5 | 4wt％ | 0.5wt％ | 1.65g/cm3 | 0.44MPa | 39.3MPa |
Claims (1)
1.一种用于制备碳化硅粉末烧结多孔体的组合粘结剂的使用方法，所述的组合粘结剂成分为偏磷酸铝和聚乙烯醇，偏磷酸铝与聚乙烯醇的重量比为1～8∶1～4，其特征在于：先在碳化硅粉末中加入浓度为0.007-0.056克/毫升的偏磷酸铝水溶液，在200℃烘干、过筛后，再加入浓度为0.035-0.14克/毫升的聚乙烯醇水溶液，80℃烘干后过筛，模压成型，烧结得到碳化硅多孔体；所述的偏磷酸铝加入量为碳化硅粉末的0.5-4wt％，所述的聚乙烯醇加入量为碳化硅粉末的0.5-2wt％。
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