CN110590380A

CN110590380A - 一种陶瓷多孔板的制备方法

Info

Publication number: CN110590380A
Application number: CN201910844410.7A
Authority: CN
Inventors: 梁栋
Original assignee: Qingdao Zhongkexingyi High Tech Research Institute Co Ltd
Current assignee: Qingdao Zhongkexingyi High Tech Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明涉及无机非金属材料领域，具体为一种陶瓷多孔板的制备方法；使用包覆剂对成孔剂进行表面包覆得到第一成孔剂，将所述第一成孔剂与交联剂、陶瓷粉末以及水进行混合；将所述混合物形成生坯体，干燥、烧制所述生坯体，所述第一成孔剂中的成孔剂与交联剂进行交联反应，在该陶瓷体内形成孔，而该涂覆剂则沉积在这些孔的内表面上形成多孔陶瓷，对所述多孔陶瓷进行压制获得陶瓷多孔板；本发明提供一种陶瓷多孔板的制备方法，通过在成孔剂表面形成包覆结构以及通过被包覆的成孔剂和交联剂的交联作用，实现了对于陶瓷多孔板的裂纹的减少，保证了陶瓷多孔板的机械强度。

Description

一种陶瓷多孔板的制备方法

技术领域

本发明涉及无机非金属材料领域，具体为一种陶瓷多孔板的制备方法。

背景技术

较高的孔隙率的陶瓷产品可以应用于多种工业环境，包括内燃机的废气转化器、锅炉燃烧元件、液体燃料或气体燃料重整装置、以及用于水或午睡的净化系统。为了确保大面积，在这些应用中实用的许多高孔隙度陶瓷制品具有蜂窝结构。

高孔隙度陶瓷制品所具有的总孔隙度在大约20％以上。例如，市场上的高孔隙度过滤器的孔隙度约在40～65％。高孔隙度可以通过以下方式实现：将成孔剂与陶瓷形成无机坯料、粘合剂和加工助剂混合形成塑化坯料，将改塑化坯料制成生坯料，以及将该生坯体烧制形成陶瓷制品。成孔剂被用来增加孔的数量并控制多孔陶瓷制品中的孔大小和容积。在孔隙率较高的制品中，所需要的成孔剂数量增加。其结果是，在干燥和烧纸过程中，裂纹就成为新的问题。因此，制造高孔隙度陶瓷制品的结果可能是产率低下。干燥产率是在烧制处理之后未发生显著裂纹或变形的烧制体的百分比。显然，高干燥产率和烧制产率能降低制造成本，提高效率，因此是人们孜孜以求的。

发明内容

为了实现以上的技术问题，本发明提供一种陶瓷多孔板的制备方法；

本发明是这样实现的：

一种陶瓷多孔板的制备方法，使用包覆剂对成孔剂进行表面包覆得到第一成孔剂，将所述第一成孔剂与交联剂、陶瓷粉末以及水进行混合；将所述混合物形成生坯体，干燥、烧制所述生坯体，所述第一成孔剂中的成孔剂与交联剂进行交联反应，在该陶瓷体内形成孔，而该涂覆剂则沉积在这些孔的内表面上形成多孔陶瓷，对所述多孔陶瓷进行压制获得陶瓷多孔板。

进一步的，所述成孔剂和交联剂发生缩合反应。

进一步的，所述成孔剂具有羟基。

进一步的，所述成孔剂选自下组：淀粉、活化纤维素中的一种或多种混合物。

进一步的，所述交联剂具有具有酰胺基。

进一步的，所述陶瓷粉末包括氧化铝、氧化硅、粘土、氧化锆、氧化镁、硅酸盐、尖晶石、沸石、氧化钛、AT、氮化硅和碳化硅中的一种或多种。

进一步的，所述涂覆剂与所述陶瓷粉末不同。

进一步的，所述涂覆剂包括石英、硅石、高岭土、耐火粘土、莫来石、矾土、氧化锆、氧化钇、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化钡中的一种或多种。

进一步的，包覆该成孔剂的涂覆剂的量，以该包覆成孔剂的重量为基础计，为1到40％wt。

进一步的，所述生坯是通过浇铸、压力浇注、盘车拉坯、挤压或压制工艺形成；所述焙烧温度为150～1800℃，时间为0.5～70h。

上述方案的有益效果：

本发明提供一种陶瓷多孔板的制备方法，通过在成孔剂表面形成包覆结构以及通过被包覆的成孔剂和交联剂的交联作用，实现了对于陶瓷多孔板的裂纹的减少，保证了陶瓷多孔板的机械强度。

具体实施方式

陶瓷形成粉末可包含对应用合适的任何陶瓷形成化合物或化合物的混合物，可以包括氧化铝或其他氧化铝形成源、氧化硅或其他氧化硅形成源、粘土、氧化锆、氧化镁或氧化镁形成源、硅酸盐、尖晶石、沸石、氧化钛、AT、氮化硅和碳化硅、以及它们的混合物。形成堇青石陶瓷制品时，可以利用包含氧化硅、氧化铝和氧化镁的形成源的混合物的坯料。

成孔剂包括含羟基的化合物，比如淀粉和活化纤维素化合物

交联剂必须与可交联成孔剂反应，但还应当散布于生坯体之中。至少微溶于水的交联剂可以非常好地满足该项要求。合宜地，交联剂还可以充当粘合剂。最理想的是，交联剂不应当形成一个不连续相，或者仅仅与成孔剂混合。在干燥过程中，分散的交联剂与成孔剂发生反应，由此在整个生坯体中形成一个交联的网络。该交联网络降低了生坯体在干燥过程中发生裂纹的趋势。

涂覆剂可以是烧结成分或反应成分。涂覆剂可以是作为烧结成分起作用的硅酸盐陶瓷或氧化陶瓷，优选选自石英、硅石、高岭土、耐火粘土(chamotte)、莫来石、矾土、氧化锆、氧化钇、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化钡、以及它们的混合物。更优选的涂覆剂是纳米级矾土、纳米级硅石、或它们的混合物，它们在焙烧之后可大幅提高最终产物的强度。

当涂覆剂是一种反应成分时，它可以选自长石、玻璃、烧结料、正长岩、氢氧化铝、氧化铝水合物、氮化铝、氮化硅、铝的卤化物、钇的卤化物、锆的卤化物和硅的卤化物(优选它们的氯化物，例如三氯化铝、四氯化钇、四氯化锆、四氯化硅)、碳酸锆、碱金属的盐以及碱土金属的盐(如碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙)、以及它们的混合物。更优选的涂覆剂选自氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁、磷酸氢钙、以及它们的混合物。

包覆成孔剂的涂覆剂的量，以包覆过的成孔剂的重量为基础计，为1到40％wt、优选3到20％wt。

陶瓷前体和涂覆剂可以相同或不同；根据一个实施方案，陶瓷前体与涂覆剂不同。

优选在200到3000pa的压力范围下，在15到40℃的温度范围下，更优选在20-25℃下形成生坯体。浇铸可以在大气压力下进行，而压力浇注成型在20到40pa下进行；压制工艺可以以200到350pa 用于硅酸盐陶瓷，而当压制加工氧化陶瓷时，可以使用300到3000pa 的压力。

将生坯体焙烧以形成陶瓷体，由此成孔剂分解在陶瓷体中形成孔，涂覆剂在焙烧时分解为固体成分，但根据具体情况的不同，也有可能分解为挥发性成分，而固体成分沉积在孔的内表面。

总体上来说，术语“焙烧”是指在高温进行的热处理；在本发明的方法中，焙烧步骤可以用常规公知的方式，优选在150到1800℃的温度范围内，在0.5到70小时、更优选1到18小时的时间范围内进行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，使用包覆剂对成孔剂进行表面包覆得到第一成孔剂，将所述第一成孔剂与交联剂、陶瓷粉末以及水进行混合；将所述混合物形成生坯体，干燥、烧制所述生坯体，所述第一成孔剂中的成孔剂与交联剂进行交联反应，在该陶瓷体内形成孔，而该涂覆剂则沉积在这些孔的内表面上形成多孔陶瓷，对所述多孔陶瓷进行压制获得陶瓷多孔板。

2.根据权利要求1所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述成孔剂和交联剂发生缩合反应。

3.根据权利要求1所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述成孔剂具有羟基。

4.根据权利要求3所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述成孔剂选自下组：淀粉、活化纤维素中的一种或多种混合物。

5.根据权利要求1所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述交联剂具有具有酰胺基。

6.根据权利要求1所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末包括氧化铝、氧化硅、粘土、氧化锆、氧化镁、硅酸盐、尖晶石、沸石、氧化钛、AT、氮化硅和碳化硅中的一种或多种。

7.根据权利要求1～6任一项所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述涂覆剂与所述陶瓷粉末不同。

8.根据权利要求7所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述涂覆剂包括石英、硅石、高岭土、耐火粘土、莫来石、矾土、氧化锆、氧化钇、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化钡中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，包覆该成孔剂的涂覆剂的量，以该包覆成孔剂的重量为基础计，为1到40％wt。

10.根据权利要求1所述的陶瓷多孔板的制备方法，其特征在于，所述生坯是通过浇铸、压力浇注、盘车拉坯、挤压或压制工艺形成；所述焙烧温度为150～1800℃，时间为0.5～70h。