[发明专利]一种海泡石多孔陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种海泡石多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种经高温烧成、体内具有大量彼此相通或闭合气孔结构的陶瓷材料，是具有低密度、高渗透率、抗腐蚀、耐高温及良好隔热性能等优点的新型功能材料。多孔陶瓷的种类繁多，几乎目前研制生产的所有陶瓷材料均可通过适当的工艺制成陶瓷多孔体。多孔陶瓷一般具有以下特性：(1)具有良好的机械性能及强度。煅烧过程中由于原料颗粒边界部分发生融化而发生粘连作用。(2)气孔率较高。气孔分为开口和闭口之分，开口气孔具有过滤、吸收、吸附、消除回声等作用，而闭口气孔则有利于阻隔热量、声音以及液体和固体微粒传递。(3)物理和化学性质稳定。多孔陶瓷一般可以耐酸、碱腐蚀，也可以承受高温、高压，自身洁净状态好，不会造成二次污染，是一种绿色环保的功能材料。(4)过滤精度高，再生性能好。多孔材料经过一段时间的使用后，气体或液体进行反冲洗，即可恢复原有的过滤能力。多孔陶瓷的优良性能，使其已被广泛应用于冶金、化工、环保、能源、生物等领域。如利用多孔陶瓷比表面积高的特性，可制成各种多孔电极、催化剂载体、热交换器等；利用多孔陶瓷吸收能量的性能，可制成各种吸音材料、减震材料等；利用其低密度、低热传导性，可制成各种保温材料、轻质结构材料等。因此多孔材料引起了世界范围内的研究热潮。

近年来，利用储量丰富、价格低廉和烧结温度低的多孔矿物原料直接制备多孔陶瓷已成为研究热点之一，解决了长久以来多孔陶瓷制备流程长、工艺复杂、操作难度大等问题。 201510023893.6公布了一种复合天然多孔矿物陶瓷微珠的制备方法，以硅藻土(70-90重量百分比)为主要原料、辅以蛋白石(5-25重量百分比)、海泡石(1-10重量百分比)、凹凸棒土(1-10重量百分比)、高岭土(1-10重量百分比)等天然矿物进行配料、研磨混合、喷雾造粒、煅烧成多孔陶瓷微珠。由于该发明采用喷雾造粒成型工艺，所得陶瓷微珠的破裂强度较低，限制了其应用范围。海泡石为一种天然多孔镁硅酸盐粘土矿物材料，标准晶体化学式为Mg₈Si₁₂O₃₀(OH)₄(OH2)₄·8H₂O，原矿海泡石多呈毛发状、针状、细管状或纤维束状集合体，在与纤维方向一致的孔道结构上又布满了微小的孔洞，正是由于这种特殊的结构决定了它高孔隙率、大比表面积的特性，并以其极强的吸附能力、催化能力和流变能力而被作为吸附剂、漂白剂、增稠剂、悬浮剂等广泛应用。但由于海泡石矿物在加热过程中会发生脱水、脱羟基、相变等反应，将其作为主要原料制备多孔陶瓷存在着很多不确定性，需要克服许多未知的技术难点，因此，目前未见有报道应用海泡石作为主要原料制备多孔陶瓷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有多孔陶瓷制备流程长、工艺复杂、操作难度大等问题，提供一种工艺简单、材料来源广泛、生产成本低的多孔陶瓷的制备方法。该方法选择天然多孔矿物海泡石作为制备陶瓷的单一基料，通过对工艺的控制，在一定的烧结温度下，制造微孔分布均匀，孔隙率、弯曲强度、压缩强度较高的多孔陶瓷。

本发明的技术方案为

一种海泡石多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

第一步，海泡石原矿预处理

将海泡石原矿进行气流磨分散，随后经球磨机干法球磨过60-70目筛，得到海泡石纳米纤维粉体；

第二步，海泡石多孔陶瓷成型

将上述制得的海泡石纳米纤维粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌后，采用干压法成型，得到陶瓷坯体；

其中，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为0.9-1％，聚乙烯醇水溶液的质量为海泡石纳米纤维粉体质量的4-5％；

第三步，海泡石多孔陶瓷烧结

将上述制得的陶瓷坯体在70-90℃的干燥箱中干燥4-6h,然后在程控箱式电阻炉中以5℃ /min的速度升温，达到1100℃-1140℃后保温2～3h，最后随炉冷却至室温，即得到海泡石多孔陶瓷。

所述的海泡石多孔陶瓷制备中所用到的海泡石原矿为河南产海泡石原矿。

所述的第一步用到的球磨机为行星式球磨机(型号为XQM-4L)，球磨中的球料质量比为1:1。

所述的第一步得到海泡石纳米纤维粉体的直径为0.2～30μm。

所述的第二步中的干压法成型压力为300-350MPa，保压时间3-5分钟。