CN1821181A - 微孔陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微孔陶瓷的制备方法。本发明以碳化硅晶须为原料，配以适量的分散剂、粘结剂和助烧剂，经混料、成型和烧结等常规陶瓷工艺而制成。本发明所提供的产品与以往的微孔陶瓷产品相比，制备工艺简单，不需添加成孔剂，而是利用碳化硅晶须之间的相互搭接而形成微孔，提高了微孔陶瓷的机械强度和硬度以及微孔的均匀分布程度。
Description
技术领域
本发明属于一种微孔陶瓷的制备方法，尤其是用晶须制备微孔陶瓷的方法。
背景技术
微孔陶瓷是一种利用耐火材料为骨料、配以结合剂和成孔剂等经过高温烧结而制成的陶瓷过滤材料，其结构内部具有大量贯通的可控制孔径的微细气孔。微孔陶瓷具有优良的耐酸碱腐蚀性、耐热震性且没有热变形，具有较好的耐磨、耐冲刷性和耐氧化性；气孔分布均匀，能够根据需要设计和控制孔径的大小；过滤过程中没有溶出物，不会污染过滤物和滤液；陶瓷微孔堵塞后易再生处理等优点。因此，微孔陶瓷被广泛地应用于食品及生物制品的过滤、提纯及电解液的过滤、气体除尘及工业污水的曝气装置等，在工业上它可以取代传统的滤布、滤纸、微孔塑料、金属丝网等，亦可直接作为微孔过滤器使用，或作为过滤及超滤膜的支撑体。
目前，制备微孔陶瓷的材料种类有很多，主要有刚玉质、石英质、碳化硅质、氧化铝质、硅酸质和硅藻土质等。由于使用目的不同，研究开发的工艺也不同，其中比较成功、研究比较活跃的有：添加造孔剂工艺、发泡工艺、有机泡沫浸渍工艺和溶胶凝胶工艺等。添加造孔剂工艺是在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，造孔剂离开基体而成为气孔来制备微孔陶瓷。有机泡沫浸渍工艺是用有机泡沫浸渍陶瓷材料，干燥后烧掉有机泡沫得到多孔陶瓷的一种方法，适宜于制备高气孔率、开气孔的微孔陶瓷，可用来作过滤器。发泡工艺是在陶瓷组分中添加有机化学物质，在处理过程中形成挥发性气体，产生气泡，经干燥和烧结制成微孔陶瓷。溶胶一凝胶工艺法的制备过程是将所需组成的组份配制成溶胶，再经凝胶化和热处理而制得微孔陶瓷，此法主要用来制备微孔陶瓷薄膜等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用晶须代替颗粒制备微孔陶瓷的方法。本发明的特点是选用强度大、硬度高、膨胀系数小、耐磨损性强、热稳定性好、热导率大、抗热震和耐化学腐蚀的碳化硅晶须作为原料，采用简单的陶瓷成型工艺和无压烧结的方法，制备一种强度大、气孔率高、孔径小的微孔陶瓷。本发明的特点在于直接利用晶须的纤维形态结构，通过其架桥作用形成微孔，原料不需要添加成孔剂，而且烧结后微孔陶瓷的强度高、孔径大小一致、微孔分布均匀。
本发明可以通过以下方式来实现：以碳化硅晶须为原料，以乙醇作分散剂，以树脂或粘土等为粘结剂，在球磨罐中研磨混合；混合均匀的原料可用注浆、挤出、模压等方式成型；坯体经干燥后，装入高温电炉中进行烧结，烧结过程中可通入N2、Ar气等非氧化性气体作保护气氛。
本发明与现有技术相比，以晶须代替颗粒为原料，利用晶须的纤维形态，无需添加成孔剂，借助于晶须之间的相互搭接而形成微孔。微孔的直径可以通过晶须的直径来控制，微孔陶瓷的空隙率可以通过调整晶须的长度、成型压力、粘结剂和助烧剂的含量以及烧结温度和时间来控制。微孔陶瓷的机械强度、硬度与晶须的强度和硬度相关，由于晶须的高强度、高硬度，所以晶须制备的微孔陶瓷也具有很高的强度和硬度。因此，用晶须制备微孔陶瓷，不仅制备工艺简单、而且制得的微孔陶瓷空隙率高、孔径易于控制、微孔分布均匀，与现有微孔陶瓷相比，具有强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀、易再生等优点。
具体实施方式
实施例1：以直径为0.1-0.4μm、长径比为100的碳化硅晶须作原料，以乙醇作分散剂，添加晶须重量1％的酚醛树脂和2％的粘土作粘结剂，在球磨罐中混磨5h，模压成型，成型压力为3MPa，坯体干燥后，放入高温电炉中，以3℃/min的速率升温至1600℃，恒温2h。对烧结后的微孔陶瓷进行表面研磨，测得其空隙率为60％，用扫描电镜观察其表面及断口，其微孔大小基本一致、分布均匀，孔径在0.1μm左右。
实施例2：以直径为0.4-0.8μm、长径比为70的碳化硅晶须作原料，以乙醇作分散剂，添加晶须重量15％的水玻璃作粘结剂，在球磨罐中混磨3h，注浆成型，坯体干燥后，放入高温电炉中，以3℃/min的速率升温至1200℃，恒温2h。对烧结后的微孔陶瓷进行表面研磨，测得其空隙率为57％，用扫描电镜观察其表面及断口，其微孔大小基本一致、分布均匀，孔径在0.3μm左右。
实施例3：以直径为1.0-2.0μm、长径比为40的碳化硅晶须作原料，以乙醇作分散剂，添加晶须重量1％的酚醛树脂和5％的硼酸作粘结剂，在球磨罐中混磨4h，模压成型，成型压力为3MPa，干燥后，放入高温电炉中，以3℃/min的速率升温至1400℃，恒温2h。对烧结后的微孔陶瓷进行表面研磨，测得其空隙率为55％，用扫描电镜观察其表面及断口，其微孔大小基本一致、分布均匀，孔径在0.7μm左右。
Claims (3)
1.一种微孔陶瓷的制备方法，其特征在于以碳化硅晶须为原料，配以适量的分散剂、粘结剂和助烧剂等，经混料、成型和烧结等常规工艺而制成。
2.根据权利要求1所述的微孔陶瓷的制备方法，其特征在于原料中不需要添加成孔剂，而是依靠晶须的纤维形态，通过其架桥作用而形成微孔。
3.根据权利要求1所述的微孔陶瓷的制备方法，其特征在于原料中碳化硅晶须的含量为75-98％，添加剂的含量为2-25％。
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