RU2213075C2 - Шихта для получения пенокерамического материала - Google Patents
Шихта для получения пенокерамического материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213075C2 RU2213075C2 RU2001114896A RU2001114896A RU2213075C2 RU 2213075 C2 RU2213075 C2 RU 2213075C2 RU 2001114896 A RU2001114896 A RU 2001114896A RU 2001114896 A RU2001114896 A RU 2001114896A RU 2213075 C2 RU2213075 C2 RU 2213075C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic foam
- sodium silicate
- microspheres
- binder
- titanium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к пенокерамическим высокопористым композиционным материалам, которые могут быть использованы в качестве носителей катализаторов, фильтров для нагретого газа, жидкостей, металлов, пористых электродов, шумопоглощающих устройств, а также конструкционных, теплоизоляционных материалов. Предлагаемая шихта содержит, мас.%: 3-35 углеродных, фенолформальдегидных, крезомикросфер, 10-35 силиката натрия, остальное - мелкодисперсный порошок по крайней мере одного из оксидов титана, кремния, алюминия. Изобретение позволяет получить пенокерамический материал, с использованием экологически безопасного связующего, при этом материал имеет высокие рабочие характеристики.
Description
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к пенокерамическим высокопористым композиционным материалам, которые могут быть использованы в качестве носителей катализаторов, фильтров для нагретого газа, жидкостей, металлов, пористых электродов, шумопоглощающих устройств, а также конструкционных материалов (теплоизоляторы ).
Известна шихта для получения пснокерамического материала, включающая, мас. %: углеродные микросферы 5-20; жидкое карбонизующееся связующее 15-30; мелкодисперсный порошок титана 50-80 (патент РФ 2055053, С 04 В 35/532, 1996). Пенокерамический материал, полученный из шихты предлагаемого состава, имеет следующие характеристики: плотность 1,05-1,67 г/см3, предел прочности при сжатии 5-10 МПа.
Недостатком известного технического решения является необходимость использовать в качестве исходного материала дорогостоящий мелкодисперсный порошок титана.
Известна шихта для получения пенокерамического материала, включающая углеродные микросферы, жидкое карбонизующееся связующее и мелкодисперсный порошок оксида титана или оксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас. %: углеродные микросферы 4-20; жидкое карбонизующееся связующее 13-25; мелкодисперсный порошок оксида титана или оксида кремния 55-83 (патент РФ 2057740, С 04 В 35/532, 1996). Материал, полученный из известной шихты, имеет плотность 0,7-1,3 г/см3.
Недостатком известного технического решения является использование в шихте карбонизующегося связующего, в частности фенолформальдегидной смолы, которое оказывает отрицательное воздействие на организм человека и окружающую среду в силу высокой токсичности за счет выделения при термообработке фенола, формальдегида, углекислого газа, цианидов и т.д.
Таким образом, перед авторами стояла задача расширить сырьевую базу исходных компонентов шихты с использованием экологически безопасного связующего для получения пенокерамичсского материала, обладающего рабочими характеристиками на уровне известных.
Поставленная задача решена в предлагаемом составе шихты для получения пенокерамического материала, содержащей микросферы, связующее и мелкодисперсный порошок оксида по крайней мере одного элемента из группы: титан, алюминий, кремний, которая в качестве связующего содержит раствор силиката натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микросферы углеродные, фенолформальдегидные, крезо- - 3÷35
Силикат натрия - 10÷25
Мелкодисперсный порошок оксида по крайней мере одного элемента из группы: титан, алюминий, кремний - Остальное
В настоящее время из научно-технической и патентной литературы не известна шихта для получения пенокерамического материала, в которой в качестве связующего используют раствор силиката натрия в заявленных пределах содержания компонентов.
Микросферы углеродные, фенолформальдегидные, крезо- - 3÷35
Силикат натрия - 10÷25
Мелкодисперсный порошок оксида по крайней мере одного элемента из группы: титан, алюминий, кремний - Остальное
В настоящее время из научно-технической и патентной литературы не известна шихта для получения пенокерамического материала, в которой в качестве связующего используют раствор силиката натрия в заявленных пределах содержания компонентов.
Особенностью химических свойств силикатов щелочных металлов является способность к поликонденсационным процессам, в результате которых происходит образование трехмерных полимерных соединений. Специфика этих соединений в сравнении с соединениями углерода обусловлена низкой электроотрицательностью атома кремния и его способностью образовывать донорно-акцепторные связи с использованием одной или двух d-орбиталей, что и обусловливает химическую инертность соединения. При использовании в качестве связующего силиката натрия для получения пенокерамического материала высокотемпературная термообработка исходной шихты приводит к термодеструкции трехмерных полимеров с образованием диоксида кремния (SiO2). Присутствие диоксида кремния в тонкодисперсном (аморфном) состоянии способствует образованию прочного каркаса пенокерамики и позволяет получать пенокерамический материал с достаточно высокой прочностью.
Способ получения пенокерамического материала из шихты предлагаемого состава осуществляют следующим образом.
Берут смесь исходных компонентов, тщательно перемешивают, прессуют из полученной массы образцы и сушат при комнатной температуре на воздухе. Затем проводят спекание при температуре 1000-1600oС в вакууме или в атмосфере азота или инертного газа в течение 60-180 минут.
Полученный продукт исследуют рентгенографическим, химическим и электронно-микроскопическим методами анализа. Измеряют его пористость, плотность, прочность при сжатии, термостойкость.
Получают пенокерамический материал со следующими рабочими характеристиками:
Плотность - 0,7÷1,64 г/см3
Пористость - 40÷60 %
Прочность при сжатии - 10÷27 МПа
Термостойкость - 1450÷1540oС
Пенокерамический материал с вышеприведенными свойствами может быть получен только при условии соблюдения предлагаемого соотношения исходных компонентов шихты. При содержании микросфер более чем 35 мас.% снижается прочность материала (образцы рассыпаются), при содержании микросфер менее чем 3 мас.% увеличивается плотность материала, что отрицательно сказывается на рабочих характеристиках материала. При уменьшении содержания силиката натрия менее чем 10 мас. %, количество частиц, образующихся в результате термодеструкции трехмерных полимеров, не достаточно, что ведет к снижению прочности пенокерамического материала. При увеличении содержания силиката натрия более 25 мас.%, наблюдается уменьшение пористости материала.
Плотность - 0,7÷1,64 г/см3
Пористость - 40÷60 %
Прочность при сжатии - 10÷27 МПа
Термостойкость - 1450÷1540oС
Пенокерамический материал с вышеприведенными свойствами может быть получен только при условии соблюдения предлагаемого соотношения исходных компонентов шихты. При содержании микросфер более чем 35 мас.% снижается прочность материала (образцы рассыпаются), при содержании микросфер менее чем 3 мас.% увеличивается плотность материала, что отрицательно сказывается на рабочих характеристиках материала. При уменьшении содержания силиката натрия менее чем 10 мас. %, количество частиц, образующихся в результате термодеструкции трехмерных полимеров, не достаточно, что ведет к снижению прочности пенокерамического материала. При увеличении содержания силиката натрия более 25 мас.%, наблюдается уменьшение пористости материала.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 35,0 г (35,0 мас.%) крезо-микросфер, 10,0 г (10,0 мас.%) водного раствора силиката натрия плотностью не менее 1,35 г/см) и 55,0 г (55,0 мас.%) мелкодисперсного порошка лейкоксенового концентрата (в основном смесь ТiO2 и SiO2). Исходные компоненты тщательно перемешивают и из полученной смеси прессуют образцы (2,0х2,0х2,0 см) при давлении 1 МПа. Затем сушат при комнатной температуре на воздухе в течение 20 час. После чего спекают при температуре 1150oС в атмосфере азота в течение 60 мин. Получают пенокерамический материал, обладающий следующими рабочими характеристиками: плотность 0,87 г/см3; пористость 55 %; прочность при сжатии 15 МПа; термостойкость 1450o.
Пример 2. Берут 3,0 г (3,0 мас.%) углеродных микросфер, 25,0 г (25,0 мас.%) раствора силиката натрия и 72,0 г (72,0 мас.%) мелкодисперсного порошка диоксида титана (TiO2). Исходные компоненты тщательно перемешивают и из полученной смеси прессуют образцы (2,0х2,0х2,0 см) при давлении 1 МПа. Затем сушат при комнатной температуре на воздухе в течение 24 часов. После чего спекают при температуре 1000oС в атмосфере азота в течение 80 мин. Получают пенокерамический материал, обладающий следующими рабочими характеристиками: плотность 1,40 г/см3; пористость 40%; прочность при сжатии 27 МПа; термостойкость 1500o.
Пример 3. Берут 15,0 г (15,0 мас.%) крезо-микросфер, 10,0 г (10,0 мас.%) раствора силиката натрия и 75,0 г (75,0 мас.%) мелкодисперсного порошка оксида алюминия (А12O3). Исходные компоненты тщательно перемешивают и из полученной смеси прессуют образцы (2,0х2,0х2,0 см) при давлении 1 МПа. Затем сушат при комнатной температуре на воздухе в течение 60 мин. После чего спекают при температуре 1600oС в вакууме 10-2 в течение 180 мин. Получают пенокерамический материал, обладающий следующими рабочими характеристиками: плотность 1,08 г/см3; пористость 50%; прочность при сжатии 17 МПа; термостойкость 1510o.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить пенокерамический материал с использованием в качестве исходного экологически безопасного связующего, при этом материал имеет хорошие рабочие характеристики.
Claims (1)
- Шихта для получения пенокерамического материала, содержащая микросферы, связующее и мелкодисперсный порошок оксида, по крайней мере, одного элемента из группы: титан, алюминий, кремний, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит раствор силиката натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Микросферы углеродные, фенолформальдегидные, крезо- - 3-35
Силикат натрия - 10-35
Мелкодисперсный порошок оксида, по крайней мере, одного элемента из группы: титан, алюминий, кремний - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114896A RU2213075C2 (ru) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114896A RU2213075C2 (ru) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001114896A RU2001114896A (ru) | 2003-04-20 |
RU2213075C2 true RU2213075C2 (ru) | 2003-09-27 |
Family
ID=29776729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001114896A RU2213075C2 (ru) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2213075C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10611100B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-04-07 | 3M Innovative Properties Company | Buoyancy module |
-
2001
- 2001-05-30 RU RU2001114896A patent/RU2213075C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10611100B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-04-07 | 3M Innovative Properties Company | Buoyancy module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102099289B (zh) | 用于制造碳化硅的方法 | |
JP3581879B2 (ja) | アルミナ多孔体及びその製造方法 | |
EP0889862B1 (en) | Pyrolysis of ceramic precursors to nanoporous ceramics | |
CN106565245B (zh) | 一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法 | |
Kang et al. | Multiple thermal resistance induced extremely low thermal conductivity in porous SiC-SiO2 ceramics with hierarchical porosity | |
CN101323536A (zh) | 氮化硼多孔陶瓷保温材料、制备方法及其应用 | |
AU689240B2 (en) | Synthesis of microporous ceramics | |
JP2001510729A (ja) | 比表面積が大きく力学特性が向上した炭化珪素フォーム | |
Scheffler et al. | Zeolite covered polymer derived ceramic foams: novel hierarchical pore systems for sorption and catalysis | |
CN103641510A (zh) | 添加PMMA造孔剂制备O-Sialon多孔陶瓷的方法 | |
JP2006522733A (ja) | 成形された多孔質物質 | |
CN118184391A (zh) | 一种碳化硅多孔陶瓷材料及其制备方法 | |
RU2213075C2 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
US5696217A (en) | Synthesis of microporous ceramics by ammonia pyrolysis of ceramic precursors | |
JPS605011A (ja) | 高強度炭素多孔体の製造法 | |
CN114292122A (zh) | 一种多孔陶瓷的制备方法 | |
CN111960846A (zh) | 一种纳米多孔材料及其制备方法 | |
RU2057740C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
JP4690845B2 (ja) | マイクロ波発熱複合材 | |
CN109081688A (zh) | 一种氧化铝纤维增强蛋白土制备莫来石多孔陶瓷的方法 | |
CN114956840B (zh) | 基于煤矸石的高强高微孔莫来石耐火材料及其制备方法 | |
CN114853470B (zh) | 一种增强隔热二氧化锆复合陶瓷气凝胶及其制备方法 | |
Han et al. | Dielectric properties in GHz range of porous Si3N4–BN–SiO2 ceramics with considerable flexural strength prepared by low temperature sintering in air | |
JPS61168514A (ja) | 易焼結性炭化珪素の製造方法 | |
Sun et al. | Effect of alumina sol on the preparation of magnesia‐alumina spinel foam ceramics by foaming‐sol method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070531 |