[发明专利]一种泡沫陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷领域，尤其涉及一种泡沫陶瓷的制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷是一种造型上像泡沫状的多孔陶瓷。它具有三维连通孔道, 同时其形状、孔尺寸、渗透性、表面积及化学性能均可进行适度调整变化。制品就像是“被钢化了的泡沫塑料”或“ 被瓷化的海绵体”。泡沫陶瓷因具有特殊的性能, 如高比表面积、高渗透性、低容重、低热导率等而日益引起各方面的重视。这些优异的性能使其在催化剂载体、熔融金属过滤、高温气体过滤、耐火材料、生物材料等领域得到广泛应用。泡沫陶瓷材质由最初的普通粘土质发展到耐高温、耐腐蚀、耐热冲击性材质（如碳化硅、氧化铝、堇青石、钛酸铝、莫来石、锂辉石等）。在这些材料中氧化铝或高铝质陶瓷材料因具有原料来源广泛、价格低廉、优良的耐酸碱腐蚀性、机械强度高等优点。使其在有色金属高温熔体过滤、高温气体过滤、催化及耐火材料等应用领域有较明显的优势。

多孔陶瓷的制备工艺很多, 如添加造孔剂工艺、发泡工艺、有机泡沫浸渍工艺、溶胶- 凝胶工艺、固态颗粒烧结工艺等。其中发泡工艺、有机泡沫浸渍工艺是制备高气孔率(70% ~ 90%)多孔陶瓷的有效方法,用这两种方法制备的泡沫陶瓷孔径通常在50μm~500μm之间。发泡反应法的缺点是对原料要求高，工艺条件不易控制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种性能稳定的泡沫陶瓷及其制造方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种泡沫陶瓷，利用前驱体浸渍浆料制备泡沫陶瓷，所述前驱体为海绵，浆料主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料70-74%、余量为水。

作为本发明的进一步改进，所述泡沫陶瓷还包括分散剂和高温粘结剂，所述分散剂的重量为陶瓷泥料重量的0.4-0.6%、高温粘结剂的重量为陶瓷泥料重量的0.4-2%。

进一步地，所述分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠；所述高温粘结剂为水玻璃或磷酸二氢铝。

作为本发明的更进一步改进，还包括低温粘结剂，低温粘结剂的重量为陶瓷泥料重量的1~3%。其中低温粘结剂为甲基纤维素。

上述泡沫陶瓷的制备方法，该方法包括如下步骤：

1）前驱体的选择、预处理：选用海绵为前驱体，按需要的尺寸切割后在碱液中浸泡2~3小时，取出洗净晾干；

2）浆料的制备：将陶瓷泥料按上述比例与水混合，然后再加入重量为陶瓷泥料重量的0.4~0.6%的分散剂及重量为陶瓷泥料重量的0.4~2%的高温粘结剂，研磨2~3小时，过筛制得浆料；

3）制坯：将步骤1）处理后的海绵浸渍在浆料中，反复揉搓充分吸浆，用对辊排出多余浆料，得到泡沫陶瓷坯体；

4）烘干：将步骤3）制得的泡沫陶瓷坯体在20-30℃下凉4-5小时，坯体在溶剂挥发的温度条件下烘干或红外干燥，控制干燥速度按每小时10℃升温至80℃后保温，坯体的干燥收缩量应少于10%；

5）烧制：将步骤4）干燥后的陶瓷坯体在烧成炉中加热至1200~1260℃烧结，保温1小时，自然降温至常温后得到泡沫陶瓷。

所述步骤1）中碱液为温度50℃时的浓度为1.5-3mol/L的NaOH溶液，以去除孔间膜及增加骨架粗糙度。

步骤1）中海绵的孔径为40-60ppi材料为聚氨酯，软质海绵。

步骤1）中，将洗净晾干后海绵在羧甲基纤维素钠溶液中浸泡1~2小时，挤干取出后晾干，其中羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度为1~3%，以增强海绵的亲水性，有利于上浆。

步骤2）中研磨的方式为球磨，使用200目筛网过筛。

步骤3）中对辊排出多余浆料，辊间距为海绵厚度的0.24~0.3倍。

步骤5）中在烧成炉中先以5~8℃/min的速度升温至180℃，再以1~2℃/min的速度升温升至600℃，保证海绵烧蚀过程中坯体不发生坍塌，最后以5℃/min的速度升温至1200~1260℃。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：