[发明专利]一种轻质多孔日用陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质多孔日用陶瓷的制备方法，制备步骤包括：(1)浆料的制备：将长石、石英、黏土与水混合，加入减水剂，调节PH值后，搅拌混合均匀；(2)发泡：取发泡剂和稳泡剂添加进浆料中，搅拌，获得泡沫分布均匀的浆料；(3)成型：将步骤(2)中制得的浆料注入石膏模具中，静置15min～2h后，将多余的浆料倒出，再将模具静置0.5～1h后，取出得到坯体；(4)干燥：将坯体置于干燥设备中进行干燥，干燥温度为60‑100℃；(5)烧结：将干燥后的干坯置于高温下进行烧结，烧成温度为1100～1200℃，得到轻质多孔日用陶瓷。本发明原料来源广泛，制备工艺、设备简单，可原用现有日用陶瓷生产线，且操作方便，生产效率高，无污染，能够在保证气孔率较高的前提下，有效确保产品的力学性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种轻质多孔日用陶瓷的制备方法。

背景技术

陶瓷的轻质化生产技术的开发和应用，不仅可以减少陶瓷坯体原料的使用量，而且可有效降低陶瓷生产中各种电力和燃料的消耗。陶瓷的轻质化生产目前已成为降低污染、节约土地资源和节能降耗的一种有效途径。陶瓷轻质化生产，不仅能降低陶瓷的体积密度、便于长途运输，可以有效的节约运输的能源消耗。目前，轻质陶瓷多以多孔泡沫陶瓷为主，多用于建筑隔热保温材料或作为净化材料使用，极少有日用陶瓷的轻质化生产技术。

目前多孔陶瓷制备方法的研究如下：

吴皆正等利用廉价石英砂为原料，采用半干压成型，通过调整骨粒粒径等级、添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或高温发泡剂碳酸钙制备显气孔率在35～55％,平均孔径为8～60μm、具有狭窄的孔径分布(PSD)和一定强度的可控微米级多孔陶瓷过滤材料。该材料在一定的温度下烧成，其平均气孔孔径与平均骨料粒径成正比，强度取决于骨料颗粒间的连接颈部强度,并随粘结剂用量的增加和烧成温度的提高而上升。(吴皆正,易石阳,欧阳琨.可控徽米级多孔陶瓷的研制[J].硅酸盐通报,1993(3):4-9.)

Sunderman等早在1973年就发明了发泡工艺制备多孔陶瓷的方法，该法是以双氧水等容易发泡的物质加入陶瓷料浆中形成直径均匀的的气孔的发泡陶瓷。该工艺有两个特点：第一是在浆料体系中引入发泡系统，双氧水发生还原反应产生气泡。第二是在成型过程中泡沫会破灭，坯体会占据气泡所留下的空间。此工艺能制备出孔径小并且为闭气孔的多孔陶瓷产品。(Sundermann E,Viedt J.METHOD OF MANUFACTURING CERAMIC FOAM BODIES:US,US3745201[P].1973.)

Sepulvede等于1998年提出了结合发泡和有机单体工艺的原位凝固工艺。将发泡体系加入陶瓷浆料中，让其发生化学反应产生气体后，再在泡沫浆料中加入有机单体，最后通过在一定条件下有机单体会发生原位凝固的特征制备出多孔陶瓷的坯体。通过该工艺制备出的陶瓷坯体具有较高的强度，可在陶瓷还体上面进行加工和造型。最后烧结后可以制备出机械强度较高、制品形状自定、气孔率也较高的多孔陶瓷制品。(Sepulveda P,BinnerJ G P.Processing of cellular ceramics by foaming and in situ,polymerisationof organic monomers[J].Journal of the European Ceramic Society,1999,19(12):2059-2066.)

在上述几种典型的多孔陶瓷制备方法中，吴皆正等利用廉价石英砂为原料，通过调整骨粒粒径等级、添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或高温发泡剂碳酸钙制备多孔陶瓷的方法，影响孔径的因素过多，在实际生产应用中难以控制，难以稳定生产。Sunderman等发明的发泡工艺制备多孔陶瓷的方法所得到的多孔陶瓷，其空隙率较少并且在注浆成型中难于脱模，生产过程难于控制，成品的合格率较低。Sepulvede等发明的结合发泡和有机单体工艺的原位凝固工艺，能制备出机械强度较高、制品形状自定、气孔率也较高的多孔陶瓷制品，但该生产工艺的操作流程较为复杂。所需的原材料的成本较高，不利于工业生产推广。这些方法多为制备功能性陶瓷材料，很难用于日用陶瓷制品的大规模生产。