CN107266112A - 一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，在传统日用陶瓷制备工艺的基础上对造孔剂进行改性，将浆粕进行疏解后干燥粉碎成浆粕纤维微粉与微晶纤维素混合，利用水解后的硅烷偶良剂KH550进行表面改性，改性使得微晶纤维素和浆粕纤维微粉表面的羟基被氨基取代，在降低造孔剂表面能的同时添加到陶瓷浆料中也改善了其在陶瓷浆料基材中的分散状态，通过烧结，可以获得尺寸均一且排列松散的孔隙结构，气孔率显著提高；同时本发明采用压滤后干压成型的方式对陶瓷粉料进行压制成型，有凝胶注模成型相比，工艺简单，普适性高，大大提高了工作效率。

Description

一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及日用陶瓷技术领域，尤其涉及一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法。
背景技术
多孔陶瓷是一类含有发达孔隙结构的无机非金属类材料，具有突出的化学稳定性、耐腐蚀性以及耐热冲击性等，适用于过滤、净化、保温等众多工业领域。传统的日用陶瓷中例如锅、碗、碟、盆中大多数都是接近致密的，所以保温效果很差，导热系数高，人们在手持这些陶瓷器具所盛装的食物时，容易烫手，而且里面食物不容易保温，这就需要把多孔陶瓷的概念引入日用陶瓷领域中，以提高了日用陶瓷的保温效果。
现有技术中有将陶瓷浆料利用有机单体的凝胶固化性能将陶瓷浆料利用凝胶注模成型的方式制备多孔陶瓷，然而这种工艺生长周期长，效率低，工艺成本高，且应用的有机物对人体以及环境存在潜在危险，这就限制了再日用多孔陶瓷中的应用，就需要在传统制造工艺的基础上进行一定的改性，以制造出成本低廉、安全、结实耐磨的日用陶瓷坯体。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）将高岭土、碳化硅按照8.5-9:1的配比添加到混料机中进行干法混合60-80分钟后形成陶瓷粉料待用；将适量的浆粕浸泡在2-3倍量的去离子水中，混合均匀后以3000-3500转/min的速度疏解5-8分钟，然后将其放置于烘箱中以100-105℃下干燥至恒重，最后粉碎，过800目筛，得到浆粕纤维微粉待用；
（2）将硅烷偶联剂KH550溶于适量无水乙醇中形成浓度为7-8%的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液，然后滴加适量的浓度为10wt%的盐酸溶液，使溶液pH变为3-4，然后将微晶纤维素与步骤（1）得到的浆粕纤维微粉按照一定的比例添加其中，水浴加热至60-70℃，搅拌反应60-90分钟后喷雾干燥，得到复合造孔剂；
（3）将步骤（1）得到的陶瓷粉料与其质量0.5-0.8%的六偏磷酸钠混合后加入2-3倍量的去离子水中，然后加入陶瓷粉料质量5-6%的复合造孔剂，以800-1000转/分的速度搅拌分散均匀后利用压滤机进行压滤，将得到的泥坯进行干压成型，然后在烘箱中以75-80℃干燥3-4小时，得到成型干燥的陶瓷坯体；
（4）将成型干燥的陶瓷坯体放置在无压烧结炉中，空气气氛中以5-10℃/min的升温速度升温至1300-1350℃后保温2-3小时，冷却至室温后取出，得到多孔日用陶瓷坯体。
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，步骤（1）中所述的高岭土为微米级高岭土，碳化硅为纳米碳化硅。
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，步骤（1）中所述的浆粕是指棉浆粕、松木浆粕、竹浆粕中的一种。
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，步骤（2）中所述的将微晶纤维素与步骤（1）得到的浆粕纤维微粉按照一定的比例添加到处理后的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液中是指按照每100ml处理后的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液中加入0.5g微晶纤维素与0.5g步骤（1）得到的浆粕纤维微粉。
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，步骤（3）中所述的泥坯进行干压成型的具体条件是指：将泥坯放在万能试验机上干压成型，最大压力为108KN，运行速度为2mm/min。
本发明的优点是：本发明在传统日用陶瓷制备工艺的基础上对造孔剂进行改性，将浆粕进行疏解后干燥粉碎成浆粕纤维微粉与微晶纤维素混合，利用水解后的硅烷偶良剂KH550进行表面改性，改性使得微晶纤维素和浆粕纤维微粉表面的羟基被氨基取代，在降低造孔剂表面能的同时添加到陶瓷浆料中也改善了其在陶瓷浆料基材中的分散状态，通过烧结，可以获得尺寸均一且排列松散的孔隙结构，气孔率显著提高；同时本发明采用压滤后干压成型的方式对陶瓷粉料进行压制成型，有凝胶注模成型相比，工艺简单，普适性高，大大提高了工作效率；最后通过烧结，高岭土颗粒与碳化硅颗粒之间相互结合，通过相变、熔融、溶解等固相反应，得到强度高的玻璃相结构产品，配合适量复合致孔剂的添加，增强孔隙率的同时不会降低陶瓷坯体的强度、韧性、耐磨性；
本发明方法制得的多孔陶瓷坯体具有质轻、韧性好、保温效果好的优点，而且工艺简单、生产效率高，成本低廉，提高了日用陶瓷的附加价值，具有一定的开发价值。
具体实施方式
一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）将90g高岭土、10g碳化硅添加到混料机中进行干法混合60分钟后形成陶瓷粉料待用；将2.5g浆粕浸泡在2倍量的去离子水中，混合均匀后以3000转/min的速度疏解5分钟，然后将其放置于烘箱中以100℃下干燥至恒重，最后粉碎，过800目筛，得到浆粕纤维微粉待用；
（2）将3.5g硅烷偶联剂KH550溶于500g无水乙醇中形成硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液，然后滴加适量的浓度为10wt%的盐酸溶液，使溶液pH变为3，然后将2.5g微晶纤维素与步骤（1）得到的浆粕纤维微粉添加其中，水浴加热至60℃，搅拌反应60分钟后喷雾干燥，得到复合造孔剂；
（3）将步骤（1）得到的陶瓷粉料与0.5g的六偏磷酸钠混合后加入200ml去离子水中，然后加入复合造孔剂，以800转/分的速度搅拌分散均匀后利用压滤机进行压滤，将得到的泥坯放在万能试验机上干压成型，最大压力为108KN，运行速度为2mm/min，然后在烘箱中以75℃干燥3小时，得到成型干燥的陶瓷坯体；
（4）将成型干燥的陶瓷坯体放置在无压烧结炉中，空气气氛中以5℃/min的升温速度升温至1300℃后保温2小时，冷却至室温后取出，得到多孔日用陶瓷坯体。

Claims (5)

1.一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）将高岭土、碳化硅按照8.5-9:1的配比添加到混料机中进行干法混合60-80分钟后形成陶瓷粉料待用；将适量的浆粕浸泡在2-3倍量的去离子水中，混合均匀后以3000-3500转/min的速度疏解5-8分钟，然后将其放置于烘箱中以100-105℃下干燥至恒重，最后粉碎，过800目筛，得到浆粕纤维微粉待用；
（2）将硅烷偶联剂KH550溶于适量无水乙醇中形成浓度为7-8%的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液，然后滴加适量的浓度为10wt%的盐酸溶液，使溶液pH变为3-4，然后将微晶纤维素与步骤（1）得到的浆粕纤维微粉按照一定的比例添加其中，水浴加热至60-70℃，搅拌反应60-90分钟后喷雾干燥，得到复合造孔剂；
（3）将步骤（1）得到的陶瓷粉料与其质量0.5-0.8%的六偏磷酸钠混合后加入2-3倍量的去离子水中，然后加入陶瓷粉料质量5-6%的复合造孔剂，以800-1000转/分的速度搅拌分散均匀后利用压滤机进行压滤，将得到的泥坯进行干压成型，然后在烘箱中以75-80℃干燥3-4小时，得到成型干燥的陶瓷坯体；
（4）将成型干燥的陶瓷坯体放置在无压烧结炉中，空气气氛中以5-10℃/min的升温速度升温至1300-1350℃后保温2-3小时，冷却至室温后取出，得到多孔日用陶瓷坯体。
2.根据权利要求1所述的一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的高岭土为微米级高岭土，碳化硅为纳米碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的浆粕是指棉浆粕、松木浆粕、竹浆粕中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的将微晶纤维素与步骤（1）得到的浆粕纤维微粉按照一定的比例添加到处理后的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液中是指按照每100ml处理后的硅烷偶联剂KH550无水乙醇溶液中加入0.5g微晶纤维素与0.5g步骤（1）得到的浆粕纤维微粉。
5.根据权利要求1所述的一种添加复合造孔剂的日用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的泥坯进行干压成型的具体条件是指：将泥坯放在万能试验机上干压成型，最大压力为108KN，运行速度为2mm/min。
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