CN1293022C - 一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无机非金属材料领域，涉及到蜂窝陶瓷泥坯制备技术的改进。本发明方法的步骤是：配料—水和分散剂—球磨混合—料浆—加入增稠剂—加入润滑剂—炼泥—泥坯。本发明制备的蜂窝陶瓷泥坯，能够实现各种原料的均匀混合，能够消除原料干混过程中成分不均匀现象，获得的泥坯具有比传统炼泥更高的固相体积分数，成本低，操作简便，适用面广，无环境污染，适用于工业化生产。

Description

一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料领域，涉及到蜂窝陶瓷泥坯制备技术的改进。
背景技术
蜂窝陶瓷是结构陶瓷中的一项重要的组成部分。由于其特殊的结构，广泛应用于汽车尾气净化、金属熔体过滤、臭氧转化、柴油粒子过滤、超细粒子过滤、催化燃烧、热交换等工业化学加工过程。目前，国际上通用的蜂窝陶瓷的成型方法是：挤制成形。然而，挤制的前提是制备高性能的塑性陶瓷泥坯。泥坯的性能优劣直接影响挤出效果和最终蜂窝陶瓷制品的性能。所以，挤制成型中陶瓷泥坯的制备是关键。研究用先进的工艺方法制备高性能的陶瓷泥坯是蜂窝陶瓷发展的一个重要方面。目前，传统的陶瓷泥坯制备方法是：将各种陶瓷粉料放在一起进行干法球磨，然后再和纤维素混合在一起，加入水和润滑剂一起搅拌后，放入炼泥机中进行混炼。传统方法存在以下缺点：(1)干法球磨时，各种组分不易达到均匀混合，最终造成成分上的偏析，难以获得预期的相结构。(2)传统方法固相体积分数较低。湿法成型的关键是首先要制备出高固相体积分数的陶瓷坯体，这样不但可以降低最终制品的烧结温度，而且可以减小最终制品的收缩率，避免烧结过程中开裂的发生。
发明内容
本发明的目的是：提出一种制备蜂窝陶瓷泥坯的方法-水基料浆成泥法，既能克服传统炼泥存在的多组元分散不均匀带来的成分偏析问题，又克服了传统炼泥存在的固相体积分数偏低问题。
本发明的技术方案是：一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下：
(1)配料，按照所要制备的复合陶瓷粉末的预定配方配制陶瓷原料；
(2)按照40～60vol％的固相体积分数加入水和分散剂，分散剂为下列物质中的任何一种物质或者几种物质的混合物：聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚甲基聚丙烯酸氨、丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物、柠檬酸氨，分散剂的用量占陶瓷粉料重量的0.5～3％；
(3)球磨，将混合料放入滚筒磨或者行星磨中进行球磨混合，球磨介质为氧化铝球或者玛瑙球或者氧化锆球或者聚氨酯球，球料比为0.5～2，球磨时间为1～50小时；
(4)放料，取出混合好的料浆放入容器中，加入纤维素，为下列物质之一：甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、面粉，纤维素的加入量为陶瓷粉料重量的0.5～5％，搅拌混匀后得到陶瓷泥块；
(5)混炼，将陶瓷泥块手工混炼或放入炼泥机中进行混炼，均匀后加入润滑剂，为下列物质之一：桐油、蓖麻油、矿物油、食用植物油，继续混炼，最终获得陶瓷泥坯，润滑剂的加入量为陶瓷粉料重量的1.0～7％；
(6)陈腐，将陶瓷泥坯用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处进行陈腐备用。
本发明的优点是：与以往的陶瓷泥坯制备工艺相比，本工艺有许多的优点。首先，该方法克服了传统炼泥存在的多组元分散不均匀带来的成分偏析问题，又克服了传统炼泥存在的固相体积分数偏低问题。其次，本方法中所使用的所有原材料没有毒性，也不会带来环境污染问题，而且工艺容易实现。因此，本发明与以往的泥坯制备工艺相比，具有适用面广、成本低、操作简便、无环境污染、所得泥坯质量高等优点，适于工业化生产。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。本发明方法的特征在于，该方法的操作步骤如下：
(1)配料，按照所要制备的复合陶瓷粉末的预定配方配制陶瓷原料；
(2)按照40～60vol％的固相体积分数加入水和分散剂，分散剂为下列物质中的任何一种物质或者几种物质的混合物：聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚甲基聚丙烯酸氨、丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物、柠檬酸氨，分散剂的用量占陶瓷粉料重量的0.5～3％；
(3)球磨，将混合料放入滚筒磨或者行星磨中进行球磨混合，球磨介质为氧化铝球或者玛瑙球或者氧化锆球或者聚氨酯球，球料比为0.5～2，球磨时间为1～50小时；
(4)放料，取出混合好的料浆放入容器中，加入纤维素，为下列物质之一：甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、面粉，纤维素的加入量为陶瓷粉料重量的0.5～5％，搅拌混匀后得到陶瓷泥块；
(5)混炼，将陶瓷泥块手工混炼或放入炼泥机中进行混炼，均匀后加入润滑剂，为下列物质之一：桐油、蓖麻油、矿物油、食用植物油，继续混炼，最终获得陶瓷泥坯，润滑剂的加入量为陶瓷粉料重量的1.0～7％；
(6)陈腐，将陶瓷泥坯用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处进行陈腐备用。
本发明方法所说的陶瓷原料是下述原料其中之一：莫来石或者合成莫来石的先驱体；堇青石或者合成堇青石的先驱体；堇青石-莫来石或者合成莫来石、堇青石的先驱体；钛酸铝或者合成钛酸铝的先驱体；石英；氧化铝；氧化锆；硅酸锆。
实施例
实施例1：堇青石蜂窝陶瓷泥坯的制备。
按照堇青石的理论组成，称取氧化铝、高岭土、滑石粉、碳酸镁粉末。按照56vol％的固相体积分数加入水，每100克粉末中加入2ml聚丙烯酸铵，球料比1.2∶1，一起加入球磨罐中进行混合。通过球磨混合12小时，获得陶瓷料浆，将料浆倒入容器中，在搅拌状态下，按照每100克陶瓷粉加入2克的量加入羟乙基纤维，并混合均匀，成泥后加入桐油(按照每100克陶瓷粉加入5克的量)，然后放入炼泥机种进行混炼，连续混炼两遍，然后用塑料薄膜封严，放在恒温恒湿箱中进行陈腐。
实施例2：莫来石蜂窝陶瓷泥坯的制备。
按照莫来石的理论组成，称取蓝晶石(或者红柱石、硅线石)、氧化铝、高岭土粉末。按照55vol％的固相体积分数加入水，每100克粉末中加入2ml丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物，球料比1.5∶1，一起加入球磨罐中进行混合。通过球磨混合8小时，获得陶瓷料浆，将料浆倒入容器中，在搅拌状态下，按照每100克陶瓷粉加入1.5克的量加入甲基纤维素，并混合均匀，成泥后加入蓖麻油(按照每100克陶瓷粉加入4克的量)，然后放入炼泥机种进行混炼，连续混炼两遍，然后用塑料薄膜封严，放在恒温恒湿箱中进行陈腐。
实施例3：堇青石-莫来石蜂窝陶瓷泥坯的制备。
按照一定的比例，称取预先合成的堇青石和电熔莫来石粉末。按照57vol％的固相体积分数加入水，每100克粉末中加入1.5ml丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物，球料比1.7∶1，一起加入球磨罐中进行混合。通过球磨混合5小时，获得陶瓷料浆，将料浆倒入容器中，在搅拌状态下，按照每100克陶瓷粉加入1.5克的量加入羟丙基纤维素，并混合均匀，成泥后加入花生油(按照每100克陶瓷粉加入5克的量)，然后放入炼泥机种进行混炼，连续混炼两遍，然后用塑料薄膜封严，放在恒温恒湿箱中进行陈腐。
实施例4：堇青石-钛酸铝蜂窝陶瓷泥坯的制备
按照一定的比例，称取预先合成的堇青石、钛酸铝粉末。按照58vol％的固相体积分数加入水，每100克粉末中加入1.5ml丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物，球料比1.6∶1，一起加入球磨罐中进行混合。通过球磨混合6小时，获得陶瓷料浆，将料浆倒入容器中，在搅拌状态下，按照每100克陶瓷粉加入1.5克的量加入甲基纤维素，并混合均匀，成泥后加入桐油(按照每100克陶瓷粉加入6克的量)，然后放入炼泥机种进行混炼，连续混炼两遍，然后用塑料薄膜封严，放在恒温恒湿箱中进行陈腐。
实施例5：莫来石-钛酸铝蜂窝陶瓷泥坯的制备
按照一定的比例，称取电熔莫来石和钛酸铝粉末。按照58vol％的固相体积分数加入水，每100克粉末中加入1.5ml聚甲基聚丙烯酸氨脂二元共聚物，球料比1.5∶1，一起加入球磨罐中进行混合。通过球磨混合8小时，获得陶瓷料浆，将料浆倒入容器中，在搅拌状态下，按照每100克陶瓷粉加入1.5克的量加入羟甲基纤维素，并混合均匀，成泥后加入桐油(按照每100克陶瓷粉加入5克的量)，然后放入炼泥机种进行混炼，连续混炼两遍，然后用塑料薄膜封严，放在恒温恒湿箱中进行陈腐。

Claims (2)

1、一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下：
(1)配料，按照所要制备的复合陶瓷粉末的预定配方配制陶瓷原料；
(2)按照40～60vol％的固相体积分数加入水和分散剂，分散剂为下列物质中的任何一种物质或者几种物质的混合物：聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚甲基聚丙烯酸氨、丙烯酸-丙烯酸脂二元共聚物、柠檬酸氨，分散剂的用量占陶瓷粉料重量的0.5～3％；
(3)球磨，将混合料放入滚筒磨或者行星磨中进行球磨混合，球磨介质为氧化铝球或者玛瑙球或者氧化锆球或者聚氨酯球，球料比为0.5～2，球磨时间为1～50小时；
(4)放料，取出混合好的料浆放入容器中，加入纤维素，为下列物质之一：甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、面粉，纤维素的加入量为陶瓷粉料重量的0.5～5％，搅拌混匀后得到陶瓷泥块；
(5)混炼，将陶瓷泥块手工混炼或放入炼泥机中进行混炼，均匀后加入润滑剂，为下列物质之一：桐油、蓖麻油、矿物油、食用植物油，继续混炼，最终获得陶瓷泥坯，润滑剂的加入量为陶瓷粉料重量的1.0～7％；
(6)陈腐，将陶瓷泥坯用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处进行陈腐备用。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所说的陶瓷原料是下述原料其中之一：莫来石或者合成莫来石的先驱体；堇青石或者合成堇青石的先驱体；堇青石-莫来石或者合成莫来石、堇青石的先驱体；钛酸铝或者合成钛酸铝的先驱体；石英；氧化铝；氧化锆；硅酸锆。
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