CN104529461A - 一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域，其中各组分的重量份为碳化硅60～80份、高岭土10～20份、氧化铝10～20份、硅溶胶5~10份、聚酯多元醇5~10份、催化剂0.1~2份、表面活性剂0.1~1份、发泡剂0.5~2份和固化剂0.1~3份，其制备方法是先将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，该陶瓷薄膜具有烧结温度低、效率高、产物纯度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，具体涉及一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域。
背景技术
泡沫陶瓷是一种形貌上象泡沫状的多孔陶瓷，它是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后，最近发展起来的第三代多孔陶瓷产品。这种高技术陶瓷具有三维连通孔道。其特点是：具有很高的气孔率，比表面积大，流体通过时，和流体的接触效率高，压力损失小，耐高温，化学性能稳定。
碳化硅泡沫陶瓷的发展始于 20 世纪 70 年代。作为一种内部结构中有很多孔隙的新型无机非金属过滤材料，碳化硅泡沫陶瓷具有重量轻、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。在冶金、化工、环保、能源、生物等领域具有广泛的应用前景。
目前碳化硅泡沫陶瓷主要用于熔融金属过滤，多孔介质燃烧器，高温烟气处理以及中高温固体氧化物燃料电池电解质。传统的碳化硅泡沫陶瓷制备工艺复杂，其主要以碳化硅粉体与流变剂、粘结剂体系、烧结助剂等共混制成浆料，进而与有机泡沫模版浸渍，最后经干燥、排除有机物等工序烧成得到碳化硅泡沫陶瓷。
由于碳化硅属于共价键很强的化合物，自扩散系数小，导致碳化硅泡沫陶瓷的烧结温度较高，即使在加入烧结助剂的情况下其烧成温度也高于1600℃，而烧结助剂的引入也不利于制备 Si/C 物质量比相近的碳化硅泡沫陶瓷。过高的烧结温度会生成大量的方石英相，从而在以后的冷却过程中出现微裂纹，影响材料的强度。为了促进烧结，需要加入烧结助剂，常用的烧结助剂有氧化铝、莫来石、氮化硅、金属等，由于不同烧结助剂的加入，碳化硅泡沫陶瓷的应用范围更加广泛。
201110298700.X公开了一种碳化硅泡沫陶瓷，按重量份数计算，它的材料包括80～95份碳化硅微粉颗粒、5～20份聚碳硅烷粉末，40~170份有机溶剂；它的模板为聚氨酯海绵。本发明以碳化硅、高岭土、氧化铝、硅溶胶、聚酯多元醇、催化剂、表面活性剂、发泡剂、固化剂等为原料，开发出烧结温度低、效率高、产物纯度高的碳化硅泡沫陶瓷。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳化硅泡沫陶瓷，该陶瓷薄膜具有烧结温度低、效率高、产物纯度高的优点，有效地避免了传统碳化硅泡沫陶瓷制备工艺复杂、引入杂质多、烧结温度高的难题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅 60～80份、高岭土 10～20份、氧化铝 10～20份、硅溶胶 5~10份、聚酯多元醇 5~10份、催化剂0.1~2份、表面活性剂0.1~1份、发泡剂0.5~2份、固化剂0.1~3份。
碳化硅 65～70份、高岭土 15～20份、氧化铝 15～20份、硅溶胶 5~8份、聚酯多元醇 8~10份、催化剂0.1~1份、表面活性剂0.1~0.2份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.1~1份。
碳化硅 70～75份、高岭土 10～12份、氧化铝 10～12份、硅溶胶 6~10份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.5~1份、表面活性剂0.1~0.5份、发泡剂1~2份、固化剂1~3份。
碳化硅 75～80份、高岭土 10～15份、氧化铝 15～20份、硅溶胶 6~8份、聚酯多元醇 6~8份、催化剂1~2份、表面活性剂0.5~1份、发泡剂1~2份、固化剂0.1~1份。
碳化硅 65～75份、高岭土 15～18份、氧化铝 15～16份、硅溶胶 7~9份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.1~2份、表面活性剂0.1~1份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.1~0.5份。
碳化硅 65～80份、高岭土 18～20份、氧化铝 16～18份、硅溶胶 5~6份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.5~1份、表面活性剂0.5~1份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.5~1份。
一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
将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，再在1250~1400℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明所制得的陶瓷薄膜具有烧结温度低、效率高、产物纯度高的优点，有效地避免了传统碳化硅泡沫陶瓷制备工艺复杂、引入杂质多、烧结温度高的难题。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅 60份、高岭土 10份、氧化铝 10份、硅溶胶10份、聚酯多元醇 10份、催化剂0.1份、表面活性剂0.2份、发泡剂0.5份、固化剂0.1份。
其制备方法，包括以下步骤：
将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1280℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
实施例2
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅 65份、高岭土 15份、氧化铝 15份、硅溶胶 6份、聚酯多元醇 6份、催化剂0.5份、表面活性剂0.5份、发泡剂1份、固化剂2份。
其制备方法，包括以下步骤：
将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1300℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
实施例3
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅 70份、高岭土 15份、氧化铝 15份、硅溶胶 8份、聚酯多元醇 8份、催化剂0.8份、表面活性剂0.9份、发泡剂2份、固化剂2份。
其制备方法，包括以下步骤：
将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1350℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
实施例4
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅75份、高岭土 18份、氧化铝 18份、硅溶胶 5份、聚酯多元醇 10份、催化剂1份、表面活性剂0.6份、发泡剂0.8份、固化剂0.5份。
其制备方法，包括以下步骤：
将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1360℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
实施例5
一种碳化硅泡沫陶瓷，由下列重量份的组分组成：
碳化硅80份、高岭土20份、氧化铝20份、硅溶胶7份、聚酯多元醇7份、催化剂0.8份、表面活性剂0.8份、发泡剂1份、固化剂1份。
其制备方法，包括以下步骤：
将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1400℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
Claims (7)
1.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 60～80份、高岭土 10～20份、氧化铝 10～20份、硅溶胶 5~10份、聚酯多元醇 5~10份、催化剂0.1~2份、表面活性剂0.1~1份、发泡剂0.5~2份、固化剂0.1~3份。
2.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 65～70份、高岭土 15～20份、氧化铝 15～20份、硅溶胶 5~8份、聚酯多元醇 8~10份、催化剂0.1~1份、表面活性剂0.1~0.2份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.1~1份。
3.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 70～75份、高岭土 10～12份、氧化铝 10～12份、硅溶胶 6~10份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.5~1份、表面活性剂0.1~0.5份、发泡剂1~2份、固化剂1~3份。
4.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 75～80份、高岭土 10～15份、氧化铝 15～20份、硅溶胶 6~8份、聚酯多元醇 6~8份、催化剂1~2份、表面活性剂0.5~1份、发泡剂1~2份、固化剂0.1~1份。
5.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 65～75份、高岭土 15～18份、氧化铝 15～16份、硅溶胶 7~9份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.1~2份、表面活性剂0.1~1份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.1~0.5份。
6.一种碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
碳化硅 65～80份、高岭土 18～20份、氧化铝 16～18份、硅溶胶 5~6份、聚酯多元醇 5~6份、催化剂0.5~1份、表面活性剂0.5~1份、发泡剂0.5~1份、固化剂0.5~1份。
7.一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将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，再在1250~1400℃烧结即可得到碳化硅泡沫陶瓷。
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