CN107586150B

CN107586150B - 一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN107586150B
Application number: CN201710725483.5A
Authority: CN
Inventors: 王慧; 刘霄昱; 刘娉
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: CN107586150A

Abstract

本发明属于多孔陶瓷材料的技术领域，公开了一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料及其制备方法与应用。所述方法为：(1)将高岭土、硅藻土、滑石、淀粉和长石混合均匀，球磨，干燥，过筛，得到初始粉体；(2)将粘结剂与步骤(1)的初始粉体进行研磨，过筛，得到二次粉体；(3)将步骤(2)的二次粉体干压成型，烧结，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。本发明的陶瓷材料具有高的吸水率高的保水率，抗折强度好，在吸放过程中，多孔陶瓷材料具有稳定的释放速率和良好的形态稳定性；本发明制备方法简单高效，能源消耗较少，适用于工业化生产。

Description

一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于多孔陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种高吸水性高保水率多孔陶瓷材料及其制备方法与应用。

技术背景

多孔陶瓷材料具有较高的孔隙率、较低的密度、较高的比表面积，被广泛用于调湿材料、催化载体材料、过滤材料、吸声材料、保温隔热材料等领域。尽管现有的多孔陶瓷材料比表面积大，但是大多陶瓷材料存在保水性能较差的问题。

市面上的用于储存香水、缓释香水的器件绝大多数由玻璃制成，并采用物理开孔或者包覆薄膜的方式控制香水的挥发，这样的器件要么保水性不强，只能用来临时使用；要么不易保存，容易破损，为了解决这些问题寻找一种良好的香水载体十分必要。

本发明利用多孔陶瓷本身的具有的孔隙率高，比表面积大的特点，通过设计调控多孔陶瓷内部孔径级配，得到高吸水率与保水率的多孔陶瓷载体。将其作为香水载体，具有良好的吸、放性能，这种香水陶瓷在一次性快速吸附香水后可持续缓慢的释放香水；载体本身的密度低，携带轻巧方便，且载体从外形与吸附香水的种类而言个性化程度高，从而改进该类传统器件的沉重、可定制化低的缺点。

发明内容

鉴于现有多孔陶瓷材料的不足以及香水载体材料的不足，本发明的目的在于提供一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。

本发明的再一目的在于提供上述高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的应用。所述材料用于调湿材料和/或保水材料领域。所述材料用于香水载体。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高岭土、硅藻土、滑石、淀粉和长石混合均匀，球磨，干燥，过筛，得到初始粉体；

(2)将粘结剂与步骤(1)的初始粉体进行研磨，过筛，得到二次粉体；步骤(2)中所述粘结剂以溶液的形式加入；

(3)将步骤(2)的二次粉体干压成型，烧结，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。

步骤(1)中所述高岭土、硅藻土、滑石、淀粉与长石的质量比为(5～6):(3～4):(1～2):(10～12):(2～3)。

步骤(1)中所述球磨的转速为200～300r/min，球磨的时间为10～20分钟。

步骤(1)中所述干燥的温度为80～100℃，时间为1～2h；步骤(1)中所述过筛目数为30～60目。

步骤(2)中所述粘结剂以水溶液的形式加入，其浓度为20～30g/L；

步骤(2)中所述粘结剂为羧甲基纤维素钠溶液或聚乙烯醇溶液，优选为羧甲基纤维素钠溶液；步骤(2)中所述粘结剂在本发明中既增强了粉体的粘结性同时起到第二造孔剂的作用；

步骤(1)的初始粉体与步骤(2)中粘结剂的质量比为(100～125)g：(2～4)g。

步骤(3)中所述干压成型的压力为20～35MPa。

步骤(3)中所述烧结的温度为950～1150℃，烧结的时间为20～40min。

所述高吸水率高保水率多孔陶瓷材料通过上述方法制备得到。

本发明在高温烧结的过程中，淀粉和粘结剂燃烧挥发，形成不同的孔洞；而硅藻土具有很多微米级的孔洞，与淀粉等形成孔洞构成一定的级配，提高了陶瓷材料的吸水性和保水性。

本发明选用滑石是用来降低烧成温度和提高陶瓷热稳定性，淀粉是主要的造孔剂，长石用来降低烧成温度在烧结过程中，坯体中的的淀粉燃烧挥发，从而在坯体中留下许多孔洞，由于坯体具有一定的强度，因此，在烧成后这些孔洞结构得以保存下来。硅藻土具有大量的毛细孔洞，烧成后，这些孔洞仍然存在，并与淀粉烧失形成的孔洞构成一定的级配，形成较高的孔隙率，提高吸水率。在吸水后由于毛细孔力对水的束缚，从而大大延缓了水的蒸发，提高了其保水性。

本发明相对现有技术的有益效果包括：

1、本发明制备了一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料，多孔陶瓷材料的吸水率为30wt％，抗折强度为25MPa；该多孔陶瓷能够在相对湿度为53％的环境中保存48小时仍有50％的含水率，在吸放过程中，多孔陶瓷材料具有稳定的释放速率和良好的形态稳定性；

2、本发明采用绿色环保廉价的原料，使用成本低廉的淀粉作为造孔剂，烧成温度较低，能源消耗较少；

3、本发明制备方法简单高效，能源消耗较少，适用于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1～4制备高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的工艺流程图；

图2为实施例2制备的高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的扫描电镜图；

图3为实施例2制备的高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的TG-DSC测试结果图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式不限于此。高岭土，长石，滑石，硅藻土均为工业用，直接从陶瓷厂原料库挖取。淀粉为可溶性淀粉，生产厂商为天津市致远化学试剂有限公司。

实施例1～4制备高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的工艺流程图如图1所示。

实施例1

(1)将高岭土、长石、滑石、硅藻土与淀粉按照6:4:1:12:2的质量比进行混合，放入球磨机球磨20min时间(转速为300r/min)，干燥(干燥的温度为100℃，时间为1h)，过60目筛，得到初始粉体；

(2)取3g浓度为20g/L的羧甲基纤维素钠溶液均匀滴加入125g步骤(1)的初始粉体中，研磨0.5h，使粉体与羧甲基纤维素钠溶液充分混合均匀，过60目筛得到二次粉体；

(3)将步骤(2)的二次粉体在20MPa压力下干压成型(成型时间为3min)，然后在1100℃下进行烧结即烧成(烧结的时间为30min)，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。本实施例的制备工艺流程图如图1所示。

本实施例制备的多孔陶瓷材料的性能测试数据为吸水率为35.92％、保水性为49.72％(48h)、抗折强度24.3MPa。

实施例2

(1)将高岭土、长石、滑石、硅藻土与淀粉按照5:3:1:12:3的质量比进行混合，放入球磨机球磨10min时间(转速为250r/min)，干燥(干燥的温度为100℃，时间为1h)，过60目筛，得到初始粉体；

(2)取2g浓度为20g/L的羧甲基纤维素钠溶液均匀滴加入120g步骤(1)的初始粉体中，研磨0.5h，使粉体与羧甲基纤维素钠溶液充分混合均匀，过60目筛得到二次粉体；

(3)将步骤(2)的二次粉体在30MPa压力下干压成型(成型时间为3min)，然后在1100℃下进行烧结(烧结的时间为30min)，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。本实施例的制备工艺流程图如图1所示，制备的多孔陶瓷材料的扫面电镜图如图2所示，制备的多孔陶瓷材料的TG-DSC测试结果图如图3所示。

本实施例制备的多孔陶瓷材料的性能测试数据为吸水率为32.92％、保水性为51.34％(48h)、抗折强度26.7MPa。

实施例3

(1)将高岭土、长石、滑石、硅藻土与淀粉按照6:3:1:12:3的质量比进行混合，放入球磨机球磨10min时间(转速为300r/min)，干燥(干燥的温度为100℃，时间为0.5h)，过30目筛，得到初始粉体；

(2)取2g浓度为20g/L的羧甲基纤维素钠溶液均匀滴加入125g步骤(1)的初始粉体中，研磨0.5h，使粉体与羧甲基纤维素钠溶液充分混合均匀，过30目筛得到二次粉体；

(3)将步骤(2)的二次粉体在20MPa压力下干压成型(成型时间为3min)，然后在1050℃下进行烧结(烧结的时间为30min)，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。本实施例的制备工艺流程图如图1所示。

本实施例制备的多孔陶瓷材料的性能测试数据为吸水率为34.56％、保水性为53.43％(48h)、抗折强度24.2MPa。

实施例4

(1)将高岭土、长石、滑石、硅藻土与淀粉按照6:4:1:12:2的质量比进行混合，放入球磨机球磨10min时间(转速为250r/min)，干燥(干燥的温度为90℃，时间为40min)，过30目筛，得到初始粉体；

(2)取2g浓度为20g/L的羧甲基纤维素钠溶液均匀滴加入125g步骤(1)的初始粉体中，研磨0.5h，使粉体与羧甲基纤维素钠溶液充分混合均匀，过20目筛得到二次粉体；

(3)将步骤(2)的二次粉体在20MPa压力下干压成型(成型时间为3min)，然后在1000℃下进行烧结(烧结的时间为30min)，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料。本实施例的制备工艺流程图如图1所示。

本实施例制备的多孔陶瓷材料的性能测试数据为吸水率为36.43％、保水性为49.21％(48h)、抗折强度23.2MPa。

值得强调的是，尽管上述的实施方案已经公开如上，但是其不仅仅限于上述实例，不可理解为对实施例的限制。对于研究相同领域的工作人员来说，可以很轻易地以多种方式进行更改，本发明也无法对此发明的实施例进行穷解。任何类似的设计思路及显而易见的变化或变动均在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种高吸水率高保水率多孔陶瓷材料用于调湿材料和/或保水材料领域，其特征在于：所述高吸水率高保水率多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(2)将粘结剂与步骤(1)的初始粉体进行研磨，过筛，得到二次粉体；

(3)将步骤(2)的二次粉体干压成型，烧结，得到具有高吸水率高保水率多孔陶瓷材料；

步骤(1)中所述高岭土、长石、滑石、硅藻土与淀粉的质量比为6:3:1:12:3或5:3:1:12:3或6:4:1:12:2；步骤(3)中所述烧结的温度为1050～1150℃，烧结的时间为20～40min；步骤(2)中所述粘结剂为羧甲基纤维素钠溶液；所述粘结剂的浓度为20～30g/L；步骤(1)的初始粉体与步骤(2)中粘结剂的质量比为（120～125）g：（2～3）g；

步骤(3)中所述干压成型的压力为20～35MPa；

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(1)中所述干燥的温度为80~100℃，时间为1~2h；步骤(1)中所述过筛目数为30～60目。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述高吸水率高保水率多孔陶瓷材料用于香水载体。