CN106670465A - 一种闭孔泡沫铝材料的制备方法 - Google Patents

一种闭孔泡沫铝材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应2‑5h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应3‑6h，得到发泡铝前体；将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。本发明操作条件简便，反应温和，制得的材料保持原有的阻音效果的同时提高了其抗震减震及抗冲击性能。

Description

一种闭孔泡沫铝材料的制备方法
技术领域
本发明属于泡沫材料技术领域，涉及一种闭孔泡沫铝材料的制备方法。
背景技术
泡沫铝材料是一种新型功能材料，其发明已有了四十多年的历史，它是金属铝基体中分散着无数气泡的类似泡沫状的超轻金属材料，一般孔隙率为40-98％。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。
直至今日，国内外已相继研制出了生产泡沫铝的方法，但基本上可分为两种类型，一种是气泡独立存在，称之为独立气泡型，也称闭孔型；另外一种是气泡呈连续状态，称之为连续气泡型，也称开孔型。其中闭孔型泡沫铝材料所采用的生产工艺就是使氢化物在高温铝液中发泡，其降噪和过滤性能几乎为零，虽具有一定的阻音效果，但其抗震减震及抗冲击性能很差，原因一方面铸造体内泡与泡之间相互贯通的孔较少，再就是在生产过程中，氢化物难以搅拌均匀，造成所发出的泡体大中小极不均匀，泡体和泡体之间的联合壁会产生球壁薄厚极不均匀的现象，甚至会在薄壁之处出现自然断裂现象。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备条件温和且产品性能好的闭孔泡沫铝材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；
步骤2，将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应2-5h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；
步骤3，将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；
步骤4，将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应3-6h，得到发泡铝前体；
步骤5，将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；
步骤6，将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。
所述泡沫铝材料的制备配方如下：
碎铝屑20-30份、发泡剂2-4份、氯化钙11-15份、氯化铝3-6份、分散剂2-5份、水性树脂15-18份、硅酸铝12-15份、无水乙醇20-30份。
所述发泡剂采用十二烷基硫酸钠。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性树脂采用有机硅树脂。
步骤1中的搅拌速度为500-800r/min，采用十二烷基硫酸钠作为发泡剂，不仅考虑其具有不错的发泡效果，能够在内部形成发泡结构，同时具有良好的表面活性性能，能够在碎铝屑表面形成良好的分散性能，保证悬浊液的形成。
步骤2中的氨气的摩尔量是氯化钙粉末和氯化铝总量的3-5倍，所述曝气反应的气体流速为10-20mL/min；采用曝气方法不仅能够将氨气形成氨水与氯化钙和氯化铝反应生成氢氧化钙和氢氧化铝，通过沉淀与碎屑铝形成混合沉淀物，同时曝气反应具有不错的混合搅拌作用，将沉淀、碎铝屑与发泡剂充分混合。
步骤4中的液氮冷却的压力为2-4MPa，所述烧结温度为500-700℃；通过高温烧结的方式进行内部发泡以及树脂氧化反应，形成内外稳固的结构。
步骤5中的浸渍提拉速度为300-600mm/min，所述浸渍次数为10-35次，所述浸渍提拉的间隔为10-15min，所述步骤6中的烧结温度为200-400℃；步骤5与步骤6在发泡铝前体表面设置硅酸铝材料，形成包覆结构，同时在烧结后能够表面形成硅酸铝覆层，起到良好的封闭结构，得到闭孔泡沫铝材料。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1）本发明操作条件简便，反应温和，制备的过程中原料易得，减少了成本，且使得的制得的闭孔泡沫铝材料保持原有的阻音效果的同时提高了其抗震减震及抗冲击性能；
2）本发明制得的闭孔泡沫铝材料成品率高，可进一步扩展其应用领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；
步骤2，将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应2h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；
步骤3，将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；
步骤4，将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应3h，得到发泡铝前体；
步骤5，将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；
步骤6，将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。
所述泡沫铝材料的制备配方如下：
碎铝屑20份、发泡剂2份、氯化钙11份、氯化铝3份、分散剂2份、水性树脂15份、硅酸铝12份、无水乙醇20份。
所述发泡剂采用十二烷基硫酸钠。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性树脂采用有机硅树脂。
步骤1中的搅拌速度为500r/min。
步骤2中的氨气的摩尔量是氯化钙粉末和氯化铝总量的3倍，所述曝气反应的气体流速为10mL/min。
步骤4中的液氮冷却的压力为2MPa，所述烧结温度为500℃。
步骤5中的浸渍提拉速度为300mm/min，所述浸渍次数为10次，所述浸渍提拉的间隔为10min，所述步骤6中的烧结温度为200℃。
经检测，由于贴过厚度为1cm的闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的60dB降低到了44dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1.4倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
实施例2
一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；
步骤2，将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应5h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；
步骤3，将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；
步骤4，将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应6h，得到发泡铝前体；
步骤5，将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；
步骤6，将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。
所述泡沫铝材料的制备配方如下：
碎铝屑30份、发泡剂2-4份、氯化钙11-15份、氯化铝3-6份、分散剂2-5份、水性树脂18份、硅酸铝15份、无水乙醇30份。
所述发泡剂采用十二烷基硫酸钠。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性树脂采用有机硅树脂。
步骤1中的搅拌速度为800r/min。
步骤2中的氨气的摩尔量是氯化钙粉末和氯化铝总量的5倍，所述曝气反应的气体流速为20mL/min。
步骤4中的液氮冷却的压力为4MPa，所述烧结温度为700℃。
步骤5中的浸渍提拉速度为600mm/min，所述浸渍次数为35次，所述浸渍提拉的间隔为10-15min，所述步骤6中的烧结温度为400℃。
经检测，由于贴过厚度为1cm的闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的60dB降低到了40dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1.5倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
实施例3
一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；
步骤2，将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应4h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；
步骤3，将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；
步骤4，将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应5h，得到发泡铝前体；
步骤5，将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；
步骤6，将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。
所述泡沫铝材料的制备配方如下：
碎铝屑25份、发泡剂3份、氯化钙13份、氯化铝5份、分散剂4份、水性树脂16份、硅酸铝14份、无水乙醇30份。
所述发泡剂采用十二烷基硫酸钠。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性树脂采用有机硅树脂。
步骤1中的搅拌速度为700r/min。
步骤2中的氨气的摩尔量是氯化钙粉末和氯化铝总量的4倍，所述曝气反应的气体流速为15mL/min。
步骤4中的液氮冷却的压力为3MPa，所述烧结温度为600℃。
步骤5中的浸渍提拉速度为400mm/min，所述浸渍次数为25次，所述浸渍提拉的间隔为11min，所述步骤6中的烧结温度为350℃。
经检测，由于贴过厚度为1cm的闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的60dB降低到了35dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1.9倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将碎铝屑放入水中，搅拌均匀后加入发泡剂，形成碎铝屑沉淀液；
步骤2，将氯化钙粉末和氯化铝加入至沉淀液中搅拌均匀后通入氨气进行曝气反应2-5h，直至无絮状沉淀产生，得到混合悬浊液；
步骤3，将分散剂加入至混合悬浊液中搅拌均匀，然后加入水性树脂进行二次搅拌，得到粘稠悬浊液；
步骤4，将粘稠悬浊液放入磨具中，采用液氮对其快速冷冻，放入马弗炉中进行高温烧结反应3-6h，得到发泡铝前体；
步骤5，将硅酸铝放入无水乙醇中，搅拌均匀后将发泡铝前体浸渍提拉，得到发泡铝前体材料；
步骤6，将发泡体前体材料进行烧结反应，冷却后得到泡沫铝材料。
2.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，所述泡沫铝材料的制备配方如下：
碎铝屑20-30份、发泡剂2-4份、氯化钙11-15份、氯化铝3-6份、分散剂2-5份、水性树脂15-18份、硅酸铝12-15份、无水乙醇20-30份。
3.根据权利要求2所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂采用十二烷基硫酸钠。
4.根据权利要求2所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求2所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，所述水性树脂采用有机硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，步骤1中的搅拌速度为500-800r/min。
7.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的氨气的摩尔量是氯化钙粉末和氯化铝总量的3-5倍，所述曝气反应的气体流速为10-20mL/min。
8.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，步骤4中的液氮冷却的压力为2-4MPa，所述烧结温度为500-700℃。
9.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，步骤5中的浸渍提拉速度为300-600mm/min，所述浸渍次数为10-35次，所述浸渍提拉的间隔为10-15min，所述步骤6中的烧结温度为200-400℃。
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