CN110922205A - 一种多孔堇青石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种多孔堇青石及其制备方法，将堇青石基础玻璃进行球磨过40目筛后得到堇青石浆料并干燥，再次过40目筛，得到堇青石玻璃粉；向堇青石玻璃粉中加入纸浆纤维、PVA溶液与H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6‑24h；最后模压成型后进行烧成，得到多孔堇青石。本发明通过采用在堇青石粉体中加入纸浆纤维的方法，通过练泥使纸浆纤维在堇青石粉体中均匀分布，经过高温使纸浆纤维挥发，从而在堇青石材料内部产生微裂纹，并且联通堇青石材料内部开气孔与闭气孔，从而降低堇青石的热膨胀系数，制备出低膨胀多孔堇青石材料。

Description

一种多孔堇青石及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，特别涉及一种多孔堇青石及其制备方法。
背景技术
堇青石作为MgO-Al2O3-SiO2三元系统中一种重要的无机非金属材料。它以其较低热膨胀系数、优良的介电性能、较高的机械强度、良好的红外辐射能力及化学稳定性而备受关注。目前作为汽车尾气催化净化器载体用的堇青石质蜂窝陶瓷,必须具有低的热膨胀系数,才能够满足对其抗热冲击性能的要求。
目前现有的降低堇青石材料热膨胀系数的方法主要有调整堇青石材料的化学矿物组成(如使堇青石化学组成偏向氧化镁和氧化铝等)、引入添加剂(如锂辉石、钛酸铝、锆英石、淀粉、石墨)，改进制备工艺及烧成制度等。引入添加剂通常是引入低膨胀的晶相或通过控制气相的多少、气相的大小、状态及分布来降低堇青石材料热膨胀系数，改进制备工艺和烧成制度主要是通过在降温过程中通过急冷处理从而产生微裂纹来降低热膨胀系数。上述方法中，引入锂辉石、钛酸铝等会影响最终的物相组成，而急冷处理工艺复杂不易操作。
气相中包含开气孔和闭气孔，可通过微裂纹改变开气孔与闭气孔的状态来改变堇青石材料的热膨胀性能。
发明内容
本发明的目的是一种多孔堇青石及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种多孔堇青石的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将堇青石基础玻璃进行球磨后过40目筛得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆干燥后再次过40目筛，得到堇青石玻璃粉；
第三步：向堇青石玻璃粉中加入纸浆纤维、PVA溶液与H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6-24h；最后模压成型后进行烧成，得到多孔堇青石。
本发明进一步的改进在于，第一步中，球磨时，堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1。
本发明进一步的改进在于，第二步中，干燥的温度为110℃下，时间为6-10小时。
本发明进一步的改进在于，第三步中，纸浆纤维的含水率80-95％，纸浆纤维的加入量为堇青石玻璃粉质量的1％-10％。
本发明进一步的改进在于，第三步中，PVA溶液的质量分数为7％，PVA溶液的加入量为堇青石玻璃粉的质量3％。
本发明进一步的改进在于，第三步中，H2O的加入量为堇青石玻璃粉质量的20％-50％。
本发明进一步的改进在于，第三步中，模压成型的成型压强40MPa，保压时间为10s。
本发明进一步的改进在于，第三步中，烧成采用的热处理制度为：自25℃以3℃/min的升温速率升温至300℃，并在300℃保温120min，然后以5℃/min的升温速率升温至1100℃，并在1100℃保温240min。
一种根据上述方法制得的多孔堇青石。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过采用在堇青石粉体中加入纸浆纤维的方法，通过练泥使纸浆纤维在堇青石粉体中均匀分布，经过高温使纸浆纤维挥发，从而在堇青石材料内部产生微裂纹，并且联通堇青石材料内部开气孔与闭气孔，从而降低堇青石的热膨胀系数，制备出低膨胀多孔堇青石材料。在降低堇青石材料热膨胀系数的过程中，通过练泥添加纸浆纤维，能使纸浆纤维均匀分布于堇青石材料中。经过高温处理后堇青石材料内部产生均匀分布的微裂纹，微裂纹能够联通材料内部的开气孔与闭气孔从而有效降低堇青石材料的热膨胀系数，并在降低堇青石热膨胀系数的过程中，未改变原堇青石材料的物相组成。本发明制备出的多孔堇青石材料具有热膨胀系数低(与未加入纸浆纤维相比热膨胀系数降低20％-30％)、气孔率大，体积密度小，强度高等优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明包括以下步骤：
第一步：按水淬后的堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1，将所述堇青石基础玻璃、球磨球与水放入球磨机中球磨30min后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆在110℃下干燥6-10小时，再次过40目筛得到干燥的堇青石玻璃粉；
第三步：向堇青石玻璃粉中加入堇青石玻璃粉质量1％-10％的纸浆纤维(纸浆含水率80-95％)、堇青石玻璃粉质量3％的PVA溶液(PVA溶液质量分数为7％)、堇青石玻璃粉质量20％-50％的H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6-24h；
第四步：通过模压成型(成型压强40MPa，保压时间为10s)后按照表1设定的热处理制度烧成。
表1 多孔堇青石烧成制度
Figure BDA0002310583960000031
烧成制度为：自25℃以3℃/min的升温速率升温至300℃，并在300℃保温120min，然后以5℃/min的升温速率升温至1100℃，并在1100℃保温240min。
实施例1
第一步：按水淬后的堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1，将所述堇青石基础玻璃、球磨球与水放入球磨机中球磨30min后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆在110℃下干燥6小时，再次过40目筛得到干燥的堇青石玻璃粉；
第三步：在堇青石玻璃粉中按原料质量百分比加入1％纸浆纤维(此百分比为纯纤维与玻璃粉百分比，纸浆含水率90％)、3％的PVA(质量分数为7％)溶液、35％H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6h；
第四步：通过模压成型(成型压强40MPa，保压时间为10s)后按照设定的热处理制度烧成。
按照该方法制得样品热膨胀系数为1.47×10-6℃-1。
实施例2
第一步：按水淬后的堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1，将所述堇青石基础玻璃、球磨球与水放入球磨机中球磨30min后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料在110℃下干燥6小时，再次过40目筛得到干燥的堇青石玻璃粉；
第三步：在堇青石玻璃粉中按原料质量百分比加入5％纸浆纤维(此百分比为纯纤维与玻璃粉百分比，纸浆含水率90％)、3％的PVA(质量分数为7％)溶液、25％H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6h；
第四步：通过模压成型(成型压强40MPa，保压时间为10s)后按照设定的热处理制度烧成。
实施例3
第一步：按水淬后的堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1，将所述堇青石基础玻璃、球磨球与水放入球磨机中球磨30min后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆在110℃下干燥8小时，再次过40目筛得到干燥的堇青石玻璃粉；
第三步：在堇青石玻璃粉中按原料质量百分比加入10％纸浆纤维(此百分比为纯纤维与玻璃粉百分比，纸浆含水率80％)、3％的PVA(质量分数为7％)溶液、50％H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6h；
第四步：通过模压成型(成型压强40MPa，保压时间为10s)后按照设定的热处理制度烧成。
实施例4
第一步：按水淬后的堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1，将所述堇青石基础玻璃、球磨球与水放入球磨机中球磨30min后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆在110℃下干燥10小时，再次过40目筛得到干燥的堇青石玻璃粉；
第三步：在堇青石玻璃粉中按原料质量百分比加入6％纸浆纤维(此百分比为纯纤维与玻璃粉百分比，纸浆含水率80％)、3％的PVA(质量分数为7％)溶液、50％H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6h；
第四步：通过模压成型(成型压强40MPa，保压时间为10s)后按照设定的热处理制度烧成。
按照该方法制得样品热膨胀系数为1.32×10-6℃-1。
本发明通过在堇青石玻璃配料中添加纤维状原料的方法，经过高温使纤维状原料挥发，从而在堇青石材料内部产生均匀分布的微裂纹从而降低堇青石材料的热膨胀系数。

Claims (9)

1.一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将堇青石基础玻璃进行球磨后过40目筛，得到堇青石料浆；
第二步：将得到的堇青石料浆干燥后再次过40目筛，得到堇青石玻璃粉；
第三步：向堇青石玻璃粉中加入纸浆纤维、PVA溶液与H2O，通过练泥均匀混合后密封陈腐6-24h；最后模压成型后进行烧成，得到多孔堇青石。
2.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第一步中，球磨时，堇青石基础玻璃：球磨球：水的质量比为1：2：1。
3.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第二步中，干燥的温度为110℃，时间为6-10小时。
4.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第三步中，纸浆纤维的含水率80-95％，纸浆纤维的加入量为堇青石玻璃粉质量的1％-10％。
5.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第三步中，PVA溶液的质量分数为7％，PVA溶液的加入量为堇青石玻璃粉的质量3％。
6.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第三步中，H2O的加入量为堇青石玻璃粉质量的20％-50％。
7.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第三步中，模压成型的成型压强40MPa，保压时间为10s。
8.根据权利要求1所述的一种多孔堇青石的制备方法，其特征在于，第三步中，烧成采用的热处理制度为：自25℃以3℃/min的升温速率升温至300℃，并在300℃保温120min，然后以5℃/min的升温速率升温至1100℃，并在1100℃保温240min。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的方法制得的多孔堇青石。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111632589A (zh) * 2020-06-09 2020-09-08 合肥神舟催化净化器股份有限公司 一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258150A (en) * 1991-12-06 1993-11-02 Corning Incorporated Fabrication of low thermal expansion, high porosity cordierite body
US5607885A (en) * 1993-08-11 1997-03-04 Ag Technology Co., Ltd. Low thermal expansion cordierite aggregate and its bonded body
US20050212186A1 (en) * 2004-03-23 2005-09-29 Ngk Insulators, Ltd. Method of producing cordierite honeycomb structure
US20090142540A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Corey Beth Solsky Process for passivating porous ceramic articles and an article made therefrom
CN101678559A (zh) * 2007-05-24 2010-03-24 美商绩优图科技股份有限公司 堇青石纤维基底及其形成方法
US20110291313A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Weiguo Miao Methods For Forming Ceramic Honeycomb Articles
CN108892476A (zh) * 2018-08-01 2018-11-27 湖北工程学院 多孔堇青石及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258150A (en) * 1991-12-06 1993-11-02 Corning Incorporated Fabrication of low thermal expansion, high porosity cordierite body
US5607885A (en) * 1993-08-11 1997-03-04 Ag Technology Co., Ltd. Low thermal expansion cordierite aggregate and its bonded body
US20050212186A1 (en) * 2004-03-23 2005-09-29 Ngk Insulators, Ltd. Method of producing cordierite honeycomb structure
CN101678559A (zh) * 2007-05-24 2010-03-24 美商绩优图科技股份有限公司 堇青石纤维基底及其形成方法
US20090142540A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Corey Beth Solsky Process for passivating porous ceramic articles and an article made therefrom
US20110291313A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Weiguo Miao Methods For Forming Ceramic Honeycomb Articles
CN108892476A (zh) * 2018-08-01 2018-11-27 湖北工程学院 多孔堇青石及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗民华: "《多孔陶瓷实用技术》", 31 March 2006, 中国建材工业出版社 *
赵彦钊等: "熔融法和固相反应法制备堇青石及其性能的对比研究", 《陕西科技大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111632589A (zh) * 2020-06-09 2020-09-08 合肥神舟催化净化器股份有限公司 一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法

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