CN103787689A - 一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，涉及高技术陶瓷产品——泡沫陶瓷的生产技术领域。先将聚醚或聚酯多元醇与催化剂、表面活性剂和发泡剂搅拌后，加入碳化硅粉体、高岭土和氧化铝粉、硅溶胶再搅拌均匀后，再加入固化剂，混合均匀后置于成型容器中反应固化，将固化后的泡沫陶瓷海绵体经开孔处理，再经过高温烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。本发明通过聚合反应及发泡工艺直接形成三维网状泡沫陶瓷坯体，大大减少了生产工序，得到的碳化硅泡沫陶瓷结构均匀一致，可大大减少人力需求和人工劳动量，在缩短生产周期的同时还可以提高产品性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及高技术陶瓷产品——泡沫陶瓷的生产技术领域。
背景技术
泡沫陶瓷是一种三维的立体网络骨架结构的陶瓷制品。作为一种新型的无机非金属过滤材料，泡沫陶瓷具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点，与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体、玻璃纤维布相比，不仅操作简单，节约能源，成本低，而且过滤效果好。它分布均匀且存在相互贯通的微孔，因而具有密度小、气孔率较高、比表面积大、低热传导率等优点。此外，泡沫陶瓷制造工艺简单，通过选择不同的材质和控制加工工艺的过程，可以制成适合于不同用途的泡沫陶瓷产品。近年来，泡沫陶瓷被广泛应用于隔热隔音材料、工业污水处理、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学领域。
传统的泡沫陶瓷过滤器的制备方法（CN101164658; CN101164655; CN101323538; CN101164656等）为海绵复制法，即将多孔海绵浸渍在陶瓷浆料中，然后通过挤压去除多余的浆料，再经过干燥、烧结得到泡沫陶瓷。制备过程为制浆、挤浆、干燥、烧结等。这一制备过程自动化程度低，工序多，需要大量的人力手工完成，这导致泡沫陶瓷过滤器的生产成本高、产品可靠性差、生产周期长。
发明内容
本发明针对目前泡沫陶瓷过滤器制备过程中自动化程度低、工序多、生产成本高、产品可靠性差、生产周期长等问题，提出了一种自动化程度高、产品质量稳定、生产周期短的碳化硅泡沫陶瓷过滤器的制备方法。
本发明先将聚醚或聚酯多元醇与催化剂、表面活性剂和发泡剂搅拌后，加入碳化硅粉体、高岭土和氧化铝粉、硅溶胶再搅拌均匀后，再加入固化剂，充分混合均匀后置于成型容器中反应固化，将固化后的泡沫陶瓷海绵体经开孔处理，再经过高温烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
本发明与现有技术相比，由于将陶瓷粉体预先加入聚醚或聚酯多元醇中，通过聚合反应及发泡工艺直接形成三维网状泡沫陶瓷坯体，大大减少了生产工序，得到的泡沫陶瓷产品结构均匀一致。可大大减少人力需求和人工劳动量，在缩短生产周期的同时还可以提高产品性能的稳定性，避免由于人工操作带来的产品缺陷。
开孔处理是将固化后的泡沫陶瓷海绵体切削成长方体形状，置于开孔箱内，先真空后再充入乙炔和氧气至常压静置，经3-4小时后再电子火点燃开孔，即得到三维网状的泡沫陶瓷坯体。
所述聚醚或聚酯多元醇与催化剂、表面活性剂、发泡剂、碳化硅粉体、高岭土、氧化铝粉、硅溶胶和固化剂的投料质量比为80︰0.4︰0.2︰6︰200︰18︰12︰18︰53。
所述聚醚或聚酯多元醇由以甘油为起始剂的羟值56的聚氧化丙烯多元醇和羟值80、酸值小于1的改性聚酯多元醇和以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多苯乙基多丙烯晴及羟值28的多元醇组成。
所述以甘油为起始剂的羟值56的聚氧化丙烯多元醇和羟值80、酸值小于1的改性聚酯多元醇和以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多苯乙基多丙烯晴及羟值28的多元醇的混合质量比为13︰3。
所述催化剂由混合质量比为0.1～0.15︰0.05～0.1︰0.1～0.23的浓度为33%的三乙烯二胺溶液、N,N-二甲基环己胺和辛酸亚锡组成。
所述表面活性剂为有机硅酮。
所述发泡剂为水和环戊烷的混合物，其中水与环戊烷的混合质量比为2︰1。
所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
具体实施方式
1、准备一方形的泡沫陶瓷海绵体成型容器，成型容器材质为各种常见热塑性或热固性塑料，如聚丙烯。并保证内表面光滑。
2、将上述泡沫陶瓷海绵体成型容器的内壁均匀涂抹脱模剂，如黄油，然后放置于发泡车间。
3、制备成型、固化工艺：在温度为15℃左右的条件下，在甘油为起始剂的65kg聚氧化丙烯多元醇（羟值56）和改性聚酯多元醇（羟值80，酸值小于1）与甘油为起始剂的15kg聚氧化丙烯多苯乙基多丙烯晴及多元醇（羟值28）的组合物主料中，加入4kg水、2kg环戊烷、0.15kgA33（33%三乙烯二胺的溶液）、0.05kgN,N-二甲基环己胺、0.2kg辛酸亚锡和0.2kg有机硅酮进行预混后，再将200kg碳化硅微粉、18kg高岭土、12kg氧化铝和18kg硅溶胶加入预混液中充分搅匀，再加入规格为80/20的甲苯二异氰酸酯53kg进行搅拌形成混合物，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为10秒。
然后将混合物倒入成型容器中反应成型，20分钟后取出再静置4小时，使其固化完全。
4、制孔工艺：将固化完全后的泡沫陶瓷海绵体切削为800×600×600mm大小的正方体形状，置于开孔箱内，抽真空后充入乙炔和氧气，至常压静置，让气体在海绵泡体内循环4小时后，再用电子火点燃开孔，即可得到三维网状的多孔陶瓷海绵泡体。
5、将所得陶瓷海绵泡体按照所需尺寸及形状切削后，经1500℃高温烧结，即得到碳化硅泡沫陶瓷。
Claims (9)
1.一种碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：将聚醚或聚酯多元醇与催化剂、表面活性剂和发泡剂搅拌后，加入碳化硅粉体、高岭土和氧化铝粉、硅溶胶再搅拌均匀后，再加入固化剂，充分混合均匀后置于成型容器中反应固化，将固化后的泡沫陶瓷海绵体经开孔处理，再经过高温烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
2.根据权利要求1所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述开孔处理是将固化后的泡沫陶瓷海绵体切削成长方体形状，置于开孔箱内，先真空后再充入乙炔和氧气至常压静置，经3-4小时后再电子火点燃开孔，即得到三维网状的泡沫陶瓷坯体。
3.根据权利要求1所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述聚醚或聚酯多元醇与催化剂、表面活性剂、发泡剂、碳化硅粉体、高岭土、氧化铝粉、硅溶胶和固化剂的投料质量比为80︰0.4︰0.2︰6︰200︰18︰12︰18︰53。
4.根据权利要求1或3所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述聚醚或聚酯多元醇由以甘油为起始剂的羟值56的聚氧化丙烯多元醇和羟值80、酸值小于1的改性聚酯多元醇和以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多苯乙基多丙烯晴及羟值28的多元醇组成。
5.根据权利要求4所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述以甘油为起始剂的羟值56的聚氧化丙烯多元醇和羟值80、酸值小于1的改性聚酯多元醇和以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多苯乙基多丙烯晴及羟值28的多元醇的混合质量比为13︰3。
6.根据权利要求1或3所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述催化剂由混合质量比为0.1～0.15︰0.05～0.1︰0.1～0.23的浓度为33%的三乙烯二胺溶液、N,N-二甲基环己胺和辛酸亚锡组成。
7.根据权利要求1或3所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述表面活性剂为有机硅酮。
8.根据权利要求1或3所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述发泡剂为水和环戊烷的混合物，其中水与环戊烷的混合质量比为2︰1。
9.根据权利要求1或3所述碳化硅泡沫陶瓷的制造方法，其特征在于：所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
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