CN116120090A - 一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。技术方案是：以蓝晶石颗粒和氧化铝微粉为原料，外加分散剂、增稠剂、结合剂和水，球磨，得浆体I；将氟铝酸铵和氧化硅溶胶混合，得浆体II。真空条件下将聚氨酯海绵浸渍于浆体I中，喷吹或甩浆，得预制生坯，置入高温炉，升至200～300℃后于600～800℃保温，得到泡沫陶瓷预制坯体；再用浆体Ⅱ对泡沫陶瓷预制坯体真空浸渍，喷吹或甩浆，干燥，得到泡沫陶瓷坯体；然后置入封闭耐高温陶瓷装置中，于高温炉内先后升温至200～300℃、600～800℃，于1350～1600℃保温，制得晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。本发明环境友好、工艺简单和成本低，所制制品耐高温、高强度、吸附能力优异和抗热震性优异。
Description
技术领域
本发明属于莫来石泡沫陶瓷技术领域。具体涉及一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
泡沫陶瓷是一种气孔率高达70～90％、具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。由于它具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表面积大和抗热震性优异等特点，广泛应用于熔融金属过滤、催化剂载体、石油化工、污水处理等领域。随着冶金工业和废水处理对多孔过滤材料的要求越来越高，制备具有高比表面积、高强度的多孔陶瓷而提高过滤效率已成为科技工作者共同努力的新课题之一。
“一种Al2O3-ZrO2基泡沫陶瓷及其制备方法”(CN107857577B)的专利技术，该技术公开了一种以氧化锆微粉、氧化铝微粉组成陶瓷粉末制备浆料1，再以氧化锆微粉、氧化铝微粉、添加剂和水制备浆料2，以聚氨酯海绵为载体进行两次浸渍制备Al2O3-ZrO2基泡沫陶瓷。该方法在一定程度上虽提升了Al2O3-ZrO2基泡沫陶瓷性能。但其主要缺陷是：(1)其陶瓷骨架表面较1光滑，在过滤过程中对杂质的吸附能力较弱；(2)制备的Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷，由于第二次浸渍的浆料固含量较高，成品率较低；(3)泡沫陶瓷体积密度过大，降低材料的抗热冲击能力。
“一种模板法结合化学气相渗透法制备高性能泡沫陶瓷的方法”(CN111925229A)的专利技术，该技术公开了一种通过制备陶瓷粉浆料，基于模板法，经挂浆、干燥、去除模板，获得泡沫陶瓷骨架，再结合化学气相渗透法，使泡沫陶瓷骨架致密化，最终得到高性能泡沫陶瓷。该方法在一定程度上虽提高了泡沫陶瓷的强度。但其主要缺陷是：(1)采用化学气相渗透法成本较高；(2)化学气相渗透时间较长，不易工业化生产。
“一种无磷耐蚀的泡沫陶瓷及其制备方法和应用”(CN115417681A)的专利技术，该技术公开了一种通过制备高软化点玻璃作为结合剂，基于模板法，经挂浆、干燥、烧结，制备泡沫陶瓷。该方法制备泡沫陶瓷的缺陷是：(1)制备高软化点玻璃的温度较高，工艺复杂，增加了成本和生产周期，对环境有影响；(2)玻璃作为一种表面光滑的材料且其与莫来石的热胀系数存在差异，制备的泡沫陶瓷比表面积小、吸附能力差和抗热震性差。
“多级结构的氮化硅泡沫陶瓷及通过渗硅氮化原位生长晶须或纳米线结合CVI工艺制备方法”(CN115368161A)的专利技术，该技术公开了一种制备α-Si3N4纳米线或晶须与β-Si3N4晶须形成双增强骨架，骨架上为CVI Si3N4基体的泡沫陶瓷。该方法制备泡沫陶瓷的缺陷是：(1)使用了盐酸这种污染环境的试剂，对环境有影响；(2)制备温度较高，还需要通气氛，并进行化学气相沉积，工艺繁琐，成本较高，生产周期长。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、工艺简单、生产周期短和成本低的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法。用该方法所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、强度高、比表面积大、吸附能力优异和抗热震性优异。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的步骤是：
步骤一、以70～80wt％的蓝晶石颗粒和20～30wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.2～0.5wt％的分散剂、0.5～1wt％的增稠剂、0.2～0.8wt％的结合剂和25～50wt％的水，球磨3～6h，制得浆体I。
步骤二、将50～80wt％的氟铝酸铵和20～50wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌20～30min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至200～300℃；再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，保温2～3h，得到泡沫陶瓷预制坯体。
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1～2℃/min的速率升温条至200～300℃，再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，然后以2～3℃/min的速率升温至1350～1600℃，保温2～5h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为35～45wt％，Al2O3为45～55wt％，ZrO2为1.0～10wt％；蓝晶石颗粒的平均粒径小于0.78mm。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％；氧化铝微粉的平均粒径小于0.072mm。
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为(2～5)∶1∶1，球磨介质的材质为氧化锆。
所述的分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐、乳酸和木质素磺酸盐中的1～3种的混合物。
所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、藻酸盐和阿拉伯树胶中的1～3种的混合物。
所述的结合剂为聚乙烯醇、磷酸二氢铝、铝溶胶和硅溶胶中的1～3种的混合物。
所述的氟铝酸铵的H12AlF6N3含量≥98wt％，氟铝酸铵的平均粒径小于0.072mm。
所述的硅溶胶浓度为8～40wt％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明以蓝晶石颗粒和氧化铝微粉为原料，外加其他添加剂和水，球磨，即得浆体I；再将氟铝酸铵和氧化硅溶胶混合，即得浆体II。将聚氨酯海绵先后在浆体I浸渍后经两次升温，于600～800℃保温后再于浆体II中浸渍，然后以三种速率升温至1350～1600℃，保温，即得晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料，故环境友好、工艺简单、生产周期短和成本低。
2、本发明制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料在莫来石陶瓷骨架内外都有莫来石晶须存在。生成的莫来石晶须和晶柱存在于泡沫陶瓷的表面，这种晶须和晶柱粗糙度更高，增加了泡沫陶瓷的比表面积，为过滤介质中的夹杂物提供了更易附着的条件，并且当金属液或污水在泡沫陶瓷中间穿过时，这种相互交错的晶须和晶柱中间的微小孔隙能提高材料对微小悬浮夹杂物的吸附能力，有利于提升金属材料和水的质量和纯净度，所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料吸附性能优异；生成的莫来石晶须和晶柱填充于聚氨酯挥发所形成的孔洞中，在泡沫陶瓷基体受到外部载荷或产生内部应力时，会提供强度支撑和应力缓冲，进而起到增强和增韧的作用，所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度和抗热震性优异。
3、本发明制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为3.05～4.29MPa；水冷循环次数为24～28次。
因此，本发明具有环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表面积大、吸附能力优异和抗热震性优异等特点。
附图说明
图1为本发明制备的一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的孔筋表面的SEM图；
图2为图1所示晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的断口的SEM图；
图3为图1所示晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的孔筋断口的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本具体实施方式所述制备方法是：
步骤一、以70～80wt％的蓝晶石颗粒和20～30wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.2～0.5wt％的分散剂、0.5～1wt％的增稠剂、0.2～0.8wt％的结合剂和25～50wt％的水，球磨3～6h，制得浆体I。
步骤二、将50～80wt％的氟铝酸铵和20～50wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌20～30min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至200～300℃；再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，保温2～3h，得到泡沫陶瓷预制坯体。
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1～2℃/min的速率升温条至200～300℃，再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，然后以2～3℃/min的速率升温至1350～1600℃，保温2～5h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为35～45wt％，Al2O3为45～55wt％，ZrO2为1.0～10wt％；蓝晶石颗粒的平均粒径小于0.78mm。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％。
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为(2～5)∶1∶1。
所述分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐、乳酸和木质素磺酸盐中的1～3种的混合物。
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、藻酸盐和阿拉伯树胶中的1～3种的混合物。
所述结合剂为聚乙烯醇、磷酸二氢铝、铝溶胶和硅溶胶中的1～3种的混合物。
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量≥98wt％。
所述的硅溶胶浓度为8～40wt％。
本具体实施方式中：
氧化铝微粉的平均粒径小于0.072mm；
球磨介质的材质为氧化锆；
氟铝酸铵的平均粒径小于0.072mm。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、以80wt％的蓝晶石颗粒和20wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.5wt％的分散剂、1wt％的增稠剂、0.8wt％的结合剂和50wt％的水，球磨3h，制得浆体I。
步骤二、将50wt％的氟铝酸铵和50wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌20min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.5Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以5℃/min的速率升温至230℃；再以2℃/min的速率升温至600℃，保温2h，得到泡沫陶瓷预制坯体；
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.4Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以2℃/min的速率升温条至300℃，再以2℃/min的速率升温至600℃，然后以3℃/min的速率升温至1350℃，保温2h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
本实施例中：
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为45wt％，Al2O3为54wt％，ZrO2为1wt％；
所述氧化铝微粉的Al2O3含量为98wt％；
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量为98wt％；
所述硅溶胶浓度为8wt％；
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为2∶1∶1；
所述分散剂为聚羧酸盐；
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；
所述结合剂为聚乙烯醇。
本实施例制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为3.05MPa；水冷循环次数为24次。
实施例2
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、以70wt％的蓝晶石颗粒和30wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.3wt％的分散剂、0.8wt％的增稠剂、0.4wt％的结合剂和40wt％的水，球磨6h，制得浆体I。
步骤二、将80wt％的氟铝酸铵和20wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌30min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.1Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥24h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以3℃/min的速率升温至200℃；再以1℃/min的速率升温至800℃，保温3h，得到泡沫陶瓷预制坯体；
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.1Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥24h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1℃/min的速率升温条至200℃，再以1℃/min的速率升温至800℃，然后以2℃/min的速率升温至1600℃，保温5h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
本实施例中：
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为35wt％，Al2O3为55wt％，ZrO2为10wt％；
所述氧化铝微粉的Al2O3含量为99wt％；
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量为99wt％；
所述硅溶胶浓度为40wt％；
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为3∶1∶1；
所述分散剂为聚丙烯酸盐；
所述增稠剂为黄原胶；
所述结合剂为磷酸二氢铝。
本实施例制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为4.29MPa；水冷循环次数为28次。
实施例3
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、以75wt％的蓝晶石颗粒和25wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.2wt％的分散剂、0.5wt％的增稠剂、0.2wt％的结合剂和25wt％的水，球磨3h，制得浆体I。
步骤二、将60wt％的氟铝酸铵和40wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌22min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.3Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥18h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以4℃/min的速率升温至300℃；再以2℃/min的速率升温至700℃，保温2h，得到泡沫陶瓷预制坯体。
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.3Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥18h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1℃/min的速率升温条至250℃，再以2℃/min的速率升温至700℃，然后以3℃/min的速率升温至1500℃，保温3h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
本实施例中：
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为40wt％，Al2O3为54wt％，ZrO2为6wt％；所述氧化铝微粉的Al2O3含量为98wt％；
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量为98wt％；
所述硅溶胶浓度为28wt％；
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为3∶1∶1；
所述分散剂为乳酸；
所述增稠剂为藻酸盐；
所述结合剂为铝溶胶。
本实施例制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为3.74MPa；水冷循环次数为26次。
实施例4
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、以77wt％的蓝晶石颗粒和23wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.4wt％的分散剂、0.9wt％的增稠剂、0.6wt％的结合剂和30wt％的水，球磨4h，制得浆体I。
步骤二、将70wt％的氟铝酸铵和30wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌24min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.4Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥20h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以5℃/min的速率升温至250℃；再以2℃/min的速率升温至650℃，保温2h，得到泡沫陶瓷预制坯体；
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.5Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥16h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以2℃/min的速率升温条至230℃，再以1℃/min的速率升温至740℃，然后以2℃/min的速率升温至1400℃，保温4h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
本实施例中：
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为37wt％，Al2O3为49wt％，ZrO2为4wt％；
所述氧化铝微粉的Al2O3含量为99wt％；
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量为98wt％；
所述硅溶胶浓度为19wt％；
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为4∶1∶1；
所述分散剂为木质素磺酸盐；
所述增稠剂为阿拉伯树胶；
所述结合剂为硅溶胶。
本实施例制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为3.41MPa；水冷循环次数为25次。
实施例5
一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、以73wt％的蓝晶石颗粒和27wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.2wt％的分散剂、0.6wt％的增稠剂、0.5wt％的结合剂和45wt％的水，球磨5h，制得浆体I。
步骤二、将65wt％的氟铝酸铵和35wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌28min，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.2Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥22h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以3℃/min的速率升温至270℃；再以1℃/min的速率升温至750℃，保温3h，得到泡沫陶瓷预制坯体。
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.2Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥21h，得到泡沫陶瓷坯体。
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1℃/min的速率升温条至280℃，再以2℃/min的速率升温至750℃，然后以3℃/min的速率升温至1550℃，保温5h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
本实施例中：
所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为45wt％，Al2O3为45wt％，ZrO2为10wt％；
所述氧化铝微粉的Al2O3含量为98wt％；
所述氟铝酸铵的H12AlF6N3含量为98wt％；
所述硅溶胶浓度为30wt％；
所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为5∶1∶1；
所述分散剂为聚羧酸盐和木质素磺酸盐中的混合物；
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠和阿拉伯树胶中的混合物；
所述结合剂为聚乙烯醇和硅溶胶的混合物。
本实施例制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为4.16MPa；水冷循环次数为27次。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式以蓝晶石颗粒和氧化铝微粉为原料，外加其他添加剂和水，球磨，即得浆体I；再将氟铝酸铵和氧化硅溶胶混合，即得浆体II。将聚氨酯海绵先后在浆体I浸渍后经两次升温，于600～800℃保温后再于浆体II中浸渍，然后以三种速率升温至1350～1600℃，保温，即得晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料，故环境友好、工艺简单、生产周期短和成本低。
2、本具体实施方式制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料如附图所示，图1为实施例2制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的孔筋表面的SEM图；图2为图1所示晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的断口的SEM图；图3为图1所示晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的孔筋断口的SEM图。从图1可以看出，在莫来石陶瓷骨架内外都有莫来石晶须存在。生成的莫来石晶须和晶柱存在于泡沫陶瓷的表面，这种晶须和晶柱粗糙度更高，增加了泡沫陶瓷的比表面积，为过滤介质中的夹杂物提供了更易附着的条件，并且当金属液或污水在泡沫陶瓷中间穿过时，这种相互交错的晶须和晶柱中间的微小孔隙可提高材料对微小悬浮夹杂物的吸附能力，有利于提升金属材料和水的质量和纯净度，所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料吸附性能优异。从图2和图3可以看出，所制制品生成的莫来石晶须和晶柱填充于聚氨酯挥发所形成的孔洞中，在泡沫陶瓷基体受到外部载荷或产生内部应力时，会提供强度支撑和应力缓冲，进而起到增强和增韧的作用，所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度和抗热震性优异。
3、本具体实施方式制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料经检测：常温耐压强度为3.05～4.29MPa；水冷循环次数为24～28次。
因此，本具体实施方式具有环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表面积大、吸附能力优异和抗热震性优异等特点。
Claims (10)
1.一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤是：
步骤一、以70～80wt％的蓝晶石颗粒和20～30wt％的氧化铝微粉为原料，将所述原料置于球磨机中，再向所述球磨机中加入占所述原料0.2～0.5wt％的分散剂、0.5～1wt％的增稠剂、0.2～0.8wt％的结合剂和25～50wt％的水，球磨3～6h，制得浆体I；
步骤二、将50～80wt％的氟铝酸铵和20～50wt％的氧化硅溶胶置于搅拌器中，搅拌20～30min，制得浆体II；
步骤三、将聚氨酯海绵在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体I中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到预制生坯；将所述预制生坯置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至200～300℃；再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，保温2～3h，得到泡沫陶瓷预制坯体；
步骤四、将所述泡沫陶瓷预制坯体在绝对真空度为0.1～0.5Pa的条件下浸入浆体II中，浸渍后用压缩空气喷吹或离心甩浆，自然干燥12～24h，得到泡沫陶瓷坯体；
步骤五、将所述泡沫陶瓷坯体置入封闭耐高温陶瓷装置中，将所述封闭耐高温陶瓷装置置入高温炉内，于空气气氛中以1～2℃/min的速率升温条至200～300℃，再以1～2℃/min的速率升温至600～800℃，然后以2～3℃/min的速率升温至1350～1600℃，保温2～5h，随炉冷却至室温，制得到晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述蓝晶石颗粒的化学成分是：SiO2为35～45wt％，Al2O3为45～55wt％，ZrO2为1.0～10wt％；蓝晶石颗粒的平均粒径小于0.78mm。
3.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％；氧化铝微粉的平均粒径小于0.072mm。
4.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述球磨的球磨介质∶球磨料∶水的质量比为(2～5)∶1∶1，球磨介质的材质为氧化锆。
5.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐、乳酸和木质素磺酸盐中的1～3种的混合物。
6.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、藻酸盐和阿拉伯树胶中的1～3种的混合物。
7.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的结合剂为聚乙烯醇、磷酸二氢铝、铝溶胶和硅溶胶中的1～3种的混合物。
8.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的氟铝酸铵的H12AlF6N3含量≥98wt％，氟铝酸铵的平均粒径小于0.072mm。
9.根据权利要求1所述的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的硅溶胶浓度为8～40wt％。
10.一种晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料，其特征在于所述晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料是根据权利要求1～9项中任一项所述晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料的制备方法所制备的晶须增强莫来石泡沫陶瓷材料。
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Citations (7)
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2022
- 2022-12-12 CN CN202211595853.5A patent/CN116120090B/zh active Active
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