[发明专利]泡沫陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫陶瓷领域，特别涉及一种泡沫陶瓷的制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷是一种三维的立体网络骨架结构的陶瓷制品。它存在分布均匀且相互贯通的微孔，因而具有密度小、气孔率高、比表面积大、热传导率低、耐高温、耐腐蚀等特点。并且，可以通过选择不同的原料和控制加工工艺过程，制成适合于不同用途的泡沫陶瓷制品。泡沫陶瓷的气孔率一般可高达70％-90％，体积密度只有0.3-0.6g/cm³，根据气孔在其中的形态可分为开孔结构陶瓷和闭孔结构陶瓷。但大部分的泡沫陶瓷制品既存在开孔结构，也存在闭孔结构。一般的，气孔直径小于2nm的为微孔陶瓷，在2-50nm之间的为介孔陶瓷，大于50nm的为宏孔陶瓷。目前，泡沫陶瓷已广泛应用于隔热隔音、工业污水处理、汽车尾气处理、电工电子、医用材料及生物化学等领域。

目前为止，模板法、添加造孔剂法和直接发泡法是制备泡沫陶瓷的三种主要方法，其中添加造孔剂法有添加无机固体造孔剂和添加有机液体造孔剂两种。中国专利公告号CN 103011887A，公告日是2013年4月3日，名称为“碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法”中公开了用聚氨酯海绵作为模板，采用浸渍有机溶剂浆料的方法制备泡沫陶瓷。其不足之处在于制备过程中使用大量的有机溶剂(40份-170份，按重量计)，而且需要在惰性气氛下进行烧结。

中国专利公告号CN101955371A，公告日是2011年1月26日，名称为“一种闭合气孔泡沫陶瓷的制备方法”中公开了添加高温分解的硫酸钙发泡剂和无机高温氧化碳化硅造孔剂复合造孔的方法制备泡沫陶瓷。其不足之处在于烧结温度较高(1350℃-1400℃)，保温时间长(2h-6h)。

中国专利公告号CN103787691A，公告日是2014年5月14日，名称为“一种氧化铝泡沫陶瓷的制备方法”中公开了以水和环戊烷的混合物作为造孔剂，通过聚醚或聚酯多元醇的聚合反应固化，然后将固化体经开孔处理，最后高温烧结的方法制备泡沫陶瓷。其不足之处是在乙炔和氧气的环境中用电子火点燃进行开孔处理增加了工序，具有一定危险，而且烧结温度高(1650℃)。

中国专利公告号CN102838379A，公告日2012年12月26日，名称为“一种轻质泡沫陶瓷及其制备方法”中公开了先分别制作生料和泡沫，再将生料、固化剂和泡沫按照一定比例混匀，经固化、烧结制备泡沫陶瓷。其不足之处在于生料和泡沫的分开制备使得工序繁琐，且需要加热固化(60℃-90℃)。

可见，现有技术中的泡沫陶瓷的制备方法具有工序复杂、耗能高的问题。

发明内容

本发明提供了一种泡沫陶瓷的制备方法，以解决现有技术中的泡沫陶瓷制备过程中存在的工序复杂、耗能等问题。

本发明提供了一种泡沫陶瓷的制备方法，包括：

步骤1，取丙烯酰胺5-15wt％、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.5-5wt％、碱金属盐0.5-3wt％、水40-70wt％，优选地还包括羧甲基纤维素钠0-0.6wt％、在室温下搅拌溶解，优选地所述碱金属盐为钠钾的硫酸盐；其中，丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的聚合、交联反应可以在室温下固化坯体，碱金属盐可以降低坯体的烧结温度，羧甲基纤维素钠可以调节浆料的粘度。

步骤2，取陶瓷粉20-45wt％；例如，可以是三氧化二铝、和/或二氧化硅。

步骤3，将步骤1和2中的各组分混合后球磨制得浆料；例如，球磨4h。

步骤4，称取100-200g浆料，向其中加入：阳离子表面活性剂1.0-5.0g、阴离子表面活性剂0.2-1.0g；

步骤5，将上述浆料置于密闭容器中，通入氮气排尽容器中的空气，然后低速搅拌2min，加入引发剂0.1-2ml，再低速搅拌2min，加入催化剂0.01-1.00ml，再高速搅拌2-15min；

步骤6，待步骤5处理后的物质凝胶成坯体后，将坯体取出，并室温干燥；

步骤7，烧结。

本发明采用机械搅拌的直接发泡法制备泡沫陶瓷，浆料的制备、发泡和固化连续完成，制备过程中所用溶剂为纯水，机械搅拌发泡中用阴阳离子表面活性剂互配来提高起泡性和泡沫稳定性，通过丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的交联聚合在室温下固化坯体，干燥坯体在空气氛围中即可以较低温度进行烧结(900-1100℃)，因而简化了工序、降低了耗能。