CN107151150A - 一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法 - Google Patents

一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法：将20‑30％的α‑氧化铝细粉，20～30％的α‑氧化铝为微粉，6～10％的高岭土，1～3％的助剂于搅拌机内混合搅拌均匀，再加入40‑50％的以液体粘结剂和水1:1制备成的溶液，搅拌成浆料A，以软质聚氨酯泡沫或三维网状材料为载体，浸渍于浆料A中，蘸浆后挤压出多余的浆料，使浆料均匀分散在泡沫体网络上，制成坯体；干燥后浸入液体粘结剂与氧化物1:5的浆料B中进行第二次浸浆，再次干燥后烧结得到氧化铝质多功能多孔泡沫保护剂。本发明可按用户需要制成强度高、气孔率高、不同的孔径、不同的通孔率的功能多孔泡沫保护剂，以获得满意的过滤效果，提高了生产效率，并起到保护催化剂。

Description

一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法，是一种适合于杂质过滤、对催化剂起保护作用的氧化铝泡沫陶瓷的配方及制备，属于化工领域。
背景技术
在全球经济发展的浪潮中，环境与资源是人类遇到的两大难题，人们对节省资源，保护环境的要求越来越高，但目前市场上的泡沫保护剂普遍存在强度较低，热震稳定性差，无法兼顾气孔率和强度等缺点，从而使用受到限制，而采用多功能泡沫保护剂正是适应了这种形势发展的新材料可以避免这些缺点，它能够提高效率，节约能源。因此，我们研究的这种多功能泡沫保护剂具有明显的工程意义和经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种多功能多孔泡沫保护剂及其制备方法，可按用户需要制成强度高、气孔率高、不同的孔径、不同的通孔率的功能多孔泡沫保护剂，以获得满意的过滤效果，提高了生产效率，并起到保护催化剂的作用；是一种适合于杂质过滤、对催化剂起保护作用的多功能多孔泡沫保护剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多功能多孔泡沫保护剂，是通过将载体浸渍于浆料A中进行第一次蘸浆、挤压出多余的浆料制成素坯体，素胚体低温烘干后浸渍于浆料B中进行第二次蘸浆、离心甩干得到胚体，胚体经中温烘干和高温烧结的工艺制备而成的；其特征在于：
所述的浆料A包括以下重量百分比的组分：20-30％的α-氧化铝的细粉、20～30％的α-氧化铝的微粉、6～10％的高岭土、1～3％的助剂、40-50％的粘结剂水溶液；
所述的粘结剂水溶液是由液体粘结剂与水按照1:1的重量比复配而成的粘结剂水溶液；
所述的浆料B是由液体粘结剂与氧化物按照1:5的重量比复配而成的浆料；
所述的载体为软质聚氨脂发泡体或三维网状材料。
上述技术方案中，所述的α-氧化铝的细粉，其目数为300-400目；所述的α-氧化铝的微粉，其目数为400目-1000目。
上述技术方案中，所述的助剂为气相白炭黑、硅微粉、二氧化锑中的任意一种、两种及以上以任意比例混合的混合物。
上述技术方案中，所述的液体粘结剂为硅酸钠、硫酸钙中的任意一种、两种以任意比例混合的混合物。
上述技术方案中，所述的氧化物为氧化锆、氧化铝、氧化锌中的任意一种、两种及以上以任意比例混合的混合物。
上述技术方案中，所述的载体优选为扁圆柱型、内部为三维网状的软质聚氨脂发泡体，或者球型、内部为三维网状的软质聚氨脂发泡体；
进一步的，所述的载体为扁圆柱型时，其规格：直径优选为30-34mm、厚度优选为14-15mm，三维网的目数优选为35-45目；所述的载体为球型时，其规格：直径优选为30-34mm。
本发明还提供一种上述的多功能多孔泡沫保护剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述比例的α-氧化铝细粉、α-氧化铝微粉、高岭土、助剂于搅拌机内混合搅拌均匀得到混合物，然后将液体粘结剂与水按照所述比例配制成粘结剂水溶液，将粘结剂水溶液和混合物混合搅拌均匀得到浆料A；然后将载体浸渍于浆料A中进行第一次蘸浆，浸渍1小时后在200N的压力下挤压出多余的浆料，使浆料均匀分散在载体的网络上，制成素坯体；
(2)将液体粘结剂与氧化物按照所述的比例配制成浆料B，然后将步骤(1)得到的素胚体在低温条件下烘干后浸渍于浆料B中进行第二次蘸浆，浸渍10min后在900r/min转速下离心甩干10秒得到的坯体；
(3)将步骤(3)得到的胚体在中温条件下进行烘干，然后再置于高温条件下进行烧结后得到所述的多功能多孔泡沫保护剂。
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的低温条件下烘干，指的是在180-200℃条件下烘干1-1.5h。
上述技术方案中，步骤(3)中，所述的中温条件下进行烘干，指的是在300-400℃条件下烘干2-3h。
上述技术方案中，步骤(3)中，所述的高温条件下进行烧结，指的是在1000-1200℃条件下烧结6h保温3-4h。
本发明技术方案的优点在于：
(1)本发明中的α-氧化铝的细粉和α-氧化铝的微粉的结合是为了使浆料能更好的混合，附着在载体在性能更好，不仅外观规整、孔隙率高、且其强度也比使用单一的氧化铝粉的强度明显增强。
(2)助剂的加入量对氧化铝浆料稳定性能、浆料的固含量及浆料对聚氨脂泡沫或三维网状材料挂浆的性能都具有一定的影响：使浆料在载体上的挂浆量增加，体密度增大，制得的网眼的抗压强度增加，主要是在保证产品指标不变的情况下，还能降低烧结温度，高温烧结温度可控制在1050—1150℃，节省了能耗。
(3)在配方上，本发明采用α-氧化铝的细粉、α-氧化铝的微粉、气相白炭黑或微硅粉等助剂，主要是为了增加粉体与基体(聚氨酯发泡体或三维网状材料)间的附着性，附着性好，不仅外观规整，孔隙率高，且其强度也明显增加。
(4)配方上，本发明所述的液体粘结剂是采用水玻璃(液体硅酸钠)为粘接剂，其目的主要是在保证产品指标不变的情况下，降低烧结温度，本发明的烧结温度在1050—1150℃，节省了能耗。
(5)制备工艺上，本公司发明采用低温和高温分二个阶段烧制，其目的是防止直接进入高温造成主品坯体爆裂，影响产品强度，甚至外观。
(6)本发明中两个重要阶段，即低温阶段和高温阶段，在低温阶段，应在180—200℃在烘干炉里缓慢烘干，再进行第二次浸渍工艺，其改进工艺为将初次浸渍的素坯烘干后浸入液体粘结剂与氧化物1:5的浆料10分钟再离心甩干得到的坯体进行第二次300—400℃的温度进行烘干后得到的坏体在1000—1200℃的高温进行烧结。通过采用低温和高温阶段结合烧制得出的多功能多孔泡沫保护剂，主要目的是防止直接进入高温造成主品坯体爆裂，影响产品强度，甚至外观，而用第二次浸渍工艺得出的保护剂不掉粉，从而使强度更高，性能更稳定。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
实施例1：
一种多功能多孔泡沫保护剂，是通过下述方法制备而成的：
(1)将24份的α-氧化铝细粉，24份的α-氧化铝微粉，8份高岭土，2份气相白炭黑配比后于搅拌机内混合搅拌均匀，再加入以液体硅酸钠和水1:1制备的溶液42份，再把加搅拌好的物料和溶液混合制成浆料A，以软质聚氨脂海绵为载体(直径为34mm，厚度为15mm，45目的扁圆柱型，内部是三维网状)，浸渍上述浆料A中1h，蘸浆后挤压在200N的压力下出多余的浆料，使浆料均匀分散在载体上，制成素坯体；
(2)将素胚体在180-200℃低温烘干1h，干燥后浸入液体硅酸钠与氧化锌按照1:5配成的浆料B中进行第二次浸浆，浸渍上述浆料B中10min后在900r/min转速下离心甩干10秒得到的坯体；
(3)胚体在300-400℃中温下2h，进行再次干燥后；最后需要在1050-1150℃高温下烧结6h保温4h得到氧化铝质多功能多孔泡沫保护剂。
上述的多孔泡沫保护剂的物理指标见表1：
形状 多孔泡沫保护剂
所用成孔的介质网眼数要求(PDI) 45
径向压碎强度，N/粒 ≮250
灼减,wt％ ＜2
当量直径，mm 30±3
长度,mm 13±1
床层空(孔)隙率，％ ＞75
装填堆比，Kg/m3 ～390
实施例2：
一种多功能多孔泡沫保护剂，是通过下述方法制备而成的：
(1)将30份的α-氧化铝细粉，20份的α-氧化铝微粉，10份的高岭土，4份的气相白炭黑配比后于搅拌机内混合搅拌均匀，再加入以液体硅酸钠和水1:1制备溶液36份，再把加搅拌好的物料和溶液混合制成浆料A，以软质聚氨脂海绵为载体(直径为30mm，厚度为14mm，40目的扁圆柱型，内部是三维网状)，浸渍上述浆料A中1h，蘸浆后在200N的压力下挤出多余的浆料，使浆料均匀分散在载体上，制成素坯体；
(2)将素胚体在180-200℃低温烘干1.5h时间，干燥后浸入液体硅酸钠：硫酸钙与氧化锆0.9:0.1:5的浆料B中进行第二次浸浆，浸渍上述浆料B中10min后在900r/min转速下离心甩干10秒得到的坯体；
(3)胚体在300-400℃中温下烘干2h时间，进行再次干燥后；最后需要在1050-1150℃高温下烧结6h保温4h得到氧化铝质多功能多孔泡沫保护剂。
上述的多孔泡沫保护剂的物理指标见表2：
实施例3：
一种多功能多孔泡沫保护剂，是通过下述方法制备而成的：
(1)将20份的α-氧化铝细粉，29份的α-氧化铝微粉，6份的高岭土，3份的气相白炭黑和1份硅微粉配比后于搅拌机内混合搅拌均匀，再加入以液体硅酸钠和水1:1制备溶液41份，再把加搅拌好的物料和溶液混合制成浆料A，以软质聚氨脂海绵为载体(直径为30mm，厚度为14mm，35目的扁圆柱型，内部是三维网状)，浸渍上述浆料A中1h，蘸浆后(在200N的压力下挤出多余的浆料，使浆料均匀分散在载体上，制成素坯体；
(2)将素胚体在180—200℃低温烘干1h时间，干燥后浸入液体硅酸钠与氧化锆1:5的浆料B中进行第二次浸浆，浸渍上述浆料B中10min后在900r/min转速下离心甩干10秒得到的坯体；
(3)胚体在300—400℃中温下烘干3h，进行再次干燥后；最后需要在1050—1150℃高温下烧结6h保温4h得到氧化铝质多功能多孔泡沫保护剂。
上述的多孔泡沫保护剂的物理指标见表3：
形状 多孔泡沫
所用成孔的介质网眼数要求(PDI) 30
径向压碎强度，N/粒 ≮350
灼减,wt％ ＜2
当量直径，mm 30±3
长度,mm 13±1
床层空(孔)隙率，％ ＞82
装填堆比，Kg/m3 ～390
由上述结果可知，经过本发明方法制备而得的多孔泡沫保护剂，其外观规整、孔隙率高、网眼抗压强度增加，并且可以得到气孔率高的不同的孔径和通孔率的多孔泡沫保护剂。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能多孔泡沫保护剂，是通过将载体浸渍于浆料A中进行第一次蘸浆、挤压出多余的浆料制成素坯体，素胚体低温烘干后浸渍于浆料B中进行第二次蘸浆、离心甩干得到胚体，胚体经中温烘干和高温烧结的工艺制备而成的；其特征在于：
所述的浆料A包括以下重量百分比的组分：20-30％的α-氧化铝的细粉、20～30％的α-氧化铝的微粉、6～10％的高岭土、1～3％的助剂、40-50％的粘结剂水溶液；
所述的粘结剂水溶液是由液体粘结剂与水按照1:1的重量比复配而成的粘结剂水溶液；
所述的浆料B是由液体粘结剂与氧化物按照1:5的重量比复配而成的浆料；
所述的载体为软质聚氨脂发泡体或三维网状材料。
2.根据权利要求1所述的孔泡沫保护剂，其特征在于：所述的α-氧化铝的细粉，其目数为300-400目；所述的α-氧化铝的微粉，其目数为400目-1000目。
3.根据权利要求1所述的孔泡沫保护剂，其特征在于：所述的助剂为气相白炭黑、硅微粉、二氧化锑中的任意一种、两种及以上以任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的孔泡沫保护剂，其特征在于：所述的液体粘结剂为硅酸钠、硫酸钙中的任意一种、两种以任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的孔泡沫保护剂，其特征在于：所述的氧化物为氧化锆、氧化铝、氧化锌中的任意一种、两种及以上以任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的孔泡沫保护剂，其特征在于：所述的载体为扁圆柱型的、内部为三维网状的软质聚氨脂发泡体，或者球状的、内部为三维网状的软质聚氨脂发泡体。
7.权利要求1-6任一项所述的孔泡沫保护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述比例的α-氧化铝细粉、α-氧化铝微粉、高岭土、助剂于搅拌机内混合搅拌均匀得到混合物，然后将液体粘结剂与水按照所述比例配制成粘结剂水溶液，将粘结剂水溶液和混合物混合搅拌均匀得到浆料A；然后将载体浸渍于浆料A中进行第一次蘸浆，浸渍1h后在200N的压力下挤压出多余的浆料，使浆料均匀分散在载体的网络上，制成素坯体；
(2)将液体粘结剂与氧化物按照所述的比例配制成浆料B，然后将步骤(1)得到的素胚体在低温条件下烘干后浸渍于浆料B中进行第二次蘸浆，浸渍10min后在900r/min转速下离心甩干10秒得到的坯体；
(3)将步骤(3)得到的胚体在中温条件下进行烘干，然后再置于高温条件下进行烧结后得到所述的多功能多孔泡沫保护剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，骤(2)中，所述的低温条件下烘干，指的是在180-200℃条件下烘干1-1.5h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的中温条件下进行烘干，指的是在300-400℃条件下烘干2-3h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的高温条件下进行烧结，指的是在1000-1200℃条件下烧结6h保温4h。
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