CN105967725A - 一种泡沫型多孔陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫型多孔陶瓷材料及其制备方法，所述的制备方法包括下述步骤：（1）将丙烯酰胺、N‑羟甲基丙烯酰胺和水混合，用磁力搅拌机搅拌；（2）加入氮化硅、铝粉、L‑2,3‑二氨基丙酸、氧化铝、苯氧乙酸烯丙酯、三氧化二钇、乙烯基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，搅拌加入球磨机中球磨；（3）加入十二烷基苯磺酸钠、月桂亚氨基二丙酸二钠和没食子酸正丙酯，用高速搅拌机搅拌；（4）加入硫酸铵，继续搅拌；（5）注入模具中固化成型，排胶；（6）试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至1750℃进行烧结，保温时间为1.5小时即得。制备得到的泡沫型多孔陶瓷材料的吸水率较低，结构紧密，具有良好的抗压性能。

Description

一种泡沫型多孔陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种泡沫型多孔陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
多孔陶瓷是近年来快速发展起来的以气孔为主要构成部分的一种具有特殊功能的陶瓷材料，是由骨料、造孔剂和粘结剂等组分经过高温烧结而成的。它的种类有很多，通过不同方式可分为不同几类：1. 根据结构不同可以分为泡沫型、薄壁波纹型和蜂窝型多孔陶瓷。其中，泡沫型多孔陶瓷由胞状中空多面体在三维空间排列而成。2.根据孔径大小可分为：大孔材料、介孔材料和微孔材料。3.根据材质不同又可以分为碳化硅质、刚玉质、高硅硅酸盐质、石英质和氧化铝质等等。多孔陶瓷材料具有的良好化学稳定性、机械强度高和耐高温等优点。同时，也由于其具有独特的光学、电学、化学和力学等多方面的性能，多孔陶瓷已被广泛用作的过滤材料、催化剂载体、吸音材料和保温材料等，具有广阔的发展应用前景。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是公开一种新型的泡沫型多孔陶瓷材料及其制备方法，该材料的吸水率较低，结构紧密，具有良好的抗压性能。
技术方案：本发明公开了一种泡沫型多孔陶瓷材料，由以下成分以重量份制备而成：
氮化硅 60-90份、
铝粉 1-2份、
丙烯酰胺 0.5-1份、
N-羟甲基丙烯酰胺 5-10份、
L-2,3-二氨基丙酸 0.1-0.2份、
氧化铝 2-4份、
苯氧乙酸烯丙酯 0.1-0.2份、
三氧化二钇 2-5份、
乙烯基双硬脂酰胺 0.3-0.6份、
硬脂酸锌 0.2-0.5份、
十二烷基苯磺酸钠 0.1-0.2份、
月桂亚氨基二丙酸二钠 0.5-1份、
没食子酸正丙酯 1-2份、
硫酸铵 0.5-1份、
水 8-15份。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料，由以下成分以重量份制备而成：
氮化硅 70-80份、
铝粉 1.1-1.7份、
丙烯酰胺 0.6-0.9份、
N-羟甲基丙烯酰胺 6-9份、
L-2,3-二氨基丙酸 0.11-0.16份、
氧化铝 2.5-3.5份、
苯氧乙酸烯丙酯 0.11-0.16份、
三氧化二钇 3-4份、
乙烯基双硬脂酰胺 0.4-0.5份、
硬脂酸锌 0.3-0.4份、
十二烷基苯磺酸钠 0.13-0.17份、
月桂亚氨基二丙酸二钠 0.6-0.9份、
没食子酸正丙酯 1.3-1.8份、
硫酸铵 0.6-0.9份、
水 10-13份。
所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，包括下述步骤：
（1） 将丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和水混合，用磁力搅拌机在转速50-70r/min下搅拌5-10分钟；
（2） 加入氮化硅、铝粉、L-2,3-二氨基丙酸、氧化铝、苯氧乙酸烯丙酯、三氧化二钇、乙烯基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，搅拌5-10分钟后加入球磨机中球磨11-13小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠、月桂亚氨基二丙酸二钠和没食子酸正丙酯，用高速搅拌机在转速1000-1300r/min下搅拌20-30分钟；
（4） 加入硫酸铵，继续搅拌5-10分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至800-900℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1700-1800℃进行烧结，保温时间为1-2小时即得。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（1）中转速为55-65r/min，时间为6-9分钟。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（2）中搅拌时间为6-9分钟，球磨时间为11.5-12.5小时。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（3）中搅拌转速为1100-1200r/min，搅拌时间为22-28分钟。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（4）中搅拌时间为6-9分钟。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（5）中升温至850℃。
进一步的，所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（6）中升温至1750℃，保温时间为1.5小时。
有益效果：本发明的方法制备的泡沫型多孔陶瓷材料的吸水率大约在52%，最低为52.05%，吸水率的大小表明了材料颗粒间结合的紧密程度，颗粒间空隙少，反应活性增强，使得部分孔隙被封闭，吸水率降低，同时也影响到其抗压强度，结合越紧密，其抗压性越好，本发明的抗压强度也达到了25.91MPa。
具体实施方式
实施例1
（1） 将准确称量的丙烯酰胺0.5份、N-羟甲基丙烯酰胺5份和水8份混合，用磁力搅拌机在转速50r/min下搅拌5分钟；
（2） 加入氮化硅60份、铝粉1份、L-2,3-二氨基丙酸0.1份、氧化铝2份、苯氧乙酸烯丙酯0.1份、三氧化二钇2份、乙烯基双硬脂酰胺0.3份和硬脂酸锌0.2份，搅拌5分钟后加入球磨机中球磨11小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.1份、月桂亚氨基二丙酸二钠0.5份和没食子酸正丙酯1份，用高速搅拌机在转速1000r/min下搅拌20分钟；
（4） 加入硫酸铵0.5份，继续搅拌5分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至800℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1700℃进行烧结，保温时间为 1小时即得。
实施例2
（1） 将准确称量的丙烯酰胺0.6份、N-羟甲基丙烯酰胺6份和水10份混合，用磁力搅拌机在转速55r/min下搅拌6分钟；
（2） 加入氮化硅70份、铝粉1.1份、L-2,3-二氨基丙酸0.11份、氧化铝2.5份、苯氧乙酸烯丙酯0.11份、三氧化二钇3份、乙烯基双硬脂酰胺0.4份和硬脂酸锌0.3份，搅拌6分钟后加入球磨机中球磨11.5小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.13份、月桂亚氨基二丙酸二钠0.6份和没食子酸正丙酯1.3份，用高速搅拌机在转速1100r/min下搅拌22分钟；
（4） 加入硫酸铵0.6份，继续搅拌6分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至850℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1750℃进行烧结，保温时间为1.5小时即得。
实施例3
（1） 将准确称量的丙烯酰胺0.8份、N-羟甲基丙烯酰胺8份和水 11份混合，用磁力搅拌机在转速60r/min下搅拌7分钟；
（2） 加入氮化硅75份、铝粉1.5份、L-2,3-二氨基丙酸0.15份、氧化铝3份、苯氧乙酸烯丙酯0.15份、三氧化二钇3.5份、乙烯基双硬脂酰胺0.45份和硬脂酸锌0.35份，搅拌7.5分钟后加入球磨机中球磨12小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.15份、月桂亚氨基二丙酸二钠0.75份和没食子酸正丙酯1.5份，用高速搅拌机在转速1150r/min下搅拌25分钟；
（4） 加入硫酸铵0.75份，继续搅拌7.5分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至850℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1750℃进行烧结，保温时间为 1.5小时即得。
实施例4
（1） 将准确称量的丙烯酰胺0.9份、N-羟甲基丙烯酰胺9份和水13份混合，用磁力搅拌机在转速65r/min下搅拌9分钟；
（2） 加入氮化硅80份、铝粉1.7份、L-2,3-二氨基丙酸0.16份、氧化铝3.5份、苯氧乙酸烯丙酯0.16份、三氧化二钇4份、乙烯基双硬脂酰胺0.5份和硬脂酸锌0.4份，搅拌9分钟后加入球磨机中球磨12.5小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.17份、月桂亚氨基二丙酸二钠0.9份和没食子酸正丙酯1.8份，用高速搅拌机在转速1200r/min下搅拌28分钟；
（4） 加入硫酸铵0.9份，继续搅拌9分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至850℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1750℃进行烧结，保温时间为 1.5小时即得。
实施例5
（1） 将准确称量的丙烯酰胺1份、N-羟甲基丙烯酰胺10份和水15份混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌10分钟；
（2） 加入氮化硅90份、铝粉2份、L-2,3-二氨基丙酸0.2份、氧化铝4份、苯氧乙酸烯丙酯0.2份、三氧化二钇5份、乙烯基双硬脂酰胺0.6份和硬脂酸锌0.5份，搅拌10分钟后加入球磨机中球磨13小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.2份、月桂亚氨基二丙酸二钠1份和没食子酸正丙酯2份，用高速搅拌机在转速1300r/min下搅拌30分钟；
（4） 加入硫酸铵1份，继续搅拌10分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至900℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1800℃进行烧结，保温时间为 2小时即得。
对比例1
（1） 将准确称量的丙烯酰胺1份、N-羟甲基丙烯酰胺10份和水15份混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌10分钟；
（2） 加入氮化硅90份、铝粉2份、氧化铝4份、三氧化二钇5份、乙烯基双硬脂酰胺0.6份和硬脂酸锌0.5份，搅拌10分钟后加入球磨机中球磨13小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠0.2份、月桂亚氨基二丙酸二钠1份和没食子酸正丙酯2份，用高速搅拌机在转速1300r/min下搅拌30分钟；
（4） 加入硫酸铵1份，继续搅拌10分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至900℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1800℃进行烧结，保温时间为 2小时即得。
对比例2
（1） 将准确称量的丙烯酰胺1份、N-羟甲基丙烯酰胺10份和水15份混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌10分钟；
（2） 加入氮化硅90份、铝粉2份、L-2,3-二氨基丙酸0.2份、氧化铝4份、苯氧乙酸烯丙酯0.2份、三氧化二钇5份、乙烯基双硬脂酰胺0.6份和硬脂酸锌0.5份，搅拌10分钟后加入球磨机中球磨13小时；
（3） 加入没食子酸正丙酯2份，用高速搅拌机在转速1300r/min下搅拌30分钟；
（4） 加入硫酸铵1份，继续搅拌10分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至900℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1800℃进行烧结，保温时间为 2小时即得。
本发明制备的泡沫型多孔陶瓷材料的性能如下，其吸水率在52%左右，最佳实施例4为52.05%，吸水率的大小表明了材料颗粒间结合的紧密程度，颗粒间空隙少，反应活性增强，使得部分孔隙被封闭，吸水率降低，同时也影响到其抗压强度，结合越紧密，其抗压性越好，本发明的抗压强度也达到了25.91MPa。
实施例和对比例的性能如下：
抗压强度（MPa） 吸水率（%）
实施例1 25.83 52.15
实施例2 25.85 52.12
实施例3 25.87 52.10
实施例4 25.91 52.05
实施例5 25.88 52.07
对比例1 23.74 55.98
对比例2 22.38 58.36

Claims (10)

1.一种泡沫型多孔陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料由以下成分以重量份制备而成：
氮化硅 60-90份、
铝粉 1-2份、
丙烯酰胺 0.5-1份、
N-羟甲基丙烯酰胺 5-10份、
L-2,3-二氨基丙酸 0.1-0.2份、
氧化铝 2-4份、
苯氧乙酸烯丙酯 0.1-0.2份、
三氧化二钇 2-5份、
乙烯基双硬脂酰胺 0.3-0.6份、
硬脂酸锌 0.2-0.5份、
十二烷基苯磺酸钠 0.1-0.2份、
月桂亚氨基二丙酸二钠 0.5-1份、
没食子酸正丙酯 1-2份、
硫酸铵 0.5-1份、
水 8-15份。
2. 根据权利要求1所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料由以下成分以重量份制备而成：
氮化硅 70-80份、
铝粉 1.1-1.7份、
丙烯酰胺 0.6-0.9份、
N-羟甲基丙烯酰胺 6-9份、
L-2,3-二氨基丙酸 0.11-0.16份、
氧化铝 2.5-3.5份、
苯氧乙酸烯丙酯 0.11-0.16份、
三氧化二钇 3-4份、
乙烯基双硬脂酰胺 0.4-0.5份、
硬脂酸锌 0.3-0.4份、
十二烷基苯磺酸钠 0.13-0.17份、
月桂亚氨基二丙酸二钠 0.6-0.9份、
没食子酸正丙酯 1.3-1.8份、
硫酸铵 0.6-0.9份、
水 10-13份。
3.如权利要求1所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料，其特征在于：所述氮化硅粒径为0.7-1.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤：
（1） 将丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和水混合，用磁力搅拌机在转速50-70r/min下搅拌5-10分钟；
（2） 加入氮化硅、铝粉、L-2,3-二氨基丙酸、氧化铝、苯氧乙酸烯丙酯、三氧化二钇、乙烯基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，搅拌5-10分钟后加入球磨机中球磨11-13小时；
（3） 加入十二烷基苯磺酸钠、月桂亚氨基二丙酸二钠和没食子酸正丙酯，用高速搅拌机在转速1000-1300r/min下搅拌20-30分钟；
（4） 加入硫酸铵，继续搅拌5-10分钟；
（5） 注入模具中固化成型，将温度以5℃/min升至800-900℃进行排胶；
（6） 试样在氮气保护下以10℃/min的速率升温至 1700-1800℃进行烧结，保温时间为1-2小时即得。
5.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中转速为55-65r/min，时间为6-9分钟。
6.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中搅拌时间为6-9分钟，球磨时间为11.5-12.5小时。
7.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中搅拌转速为1100-1200r/min，搅拌时间为22-28分钟。
8.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中搅拌时间为6-9分钟。
9.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（5）中升温至850℃。
10.根据权利要求4所述的一种泡沫型多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（6）中升温至1750℃，保温时间为1.5小时。
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CN109612284A (zh) * 2018-11-28 2019-04-12 佛山市宏富达机械设备有限公司 一种具有废气回收装置的铝棒加热炉
CN111454576A (zh) * 2020-05-07 2020-07-28 北京宇航系统工程研究所 一种SiAlCN陶瓷先驱体改性聚氨酯橡胶及其制备方法和应用
CN112645730A (zh) * 2020-12-28 2021-04-13 福建美士邦精细陶瓷科技有限公司 一种净化水用多孔陶瓷及其制备方法和应用

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