[发明专利]一种具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料及其制备方法。具体包括：(1)称取高岭土、滑石、氧化铝，加入去离子水，得到悬浮液；(2)悬浮液中加入聚丙烯酸铵并调节料浆pH值；(3)湿法球磨料浆，再次调节pH值；(4)在料浆中搅拌滴加没食子酸正丙酯溶液；(5)加入正辛烷，搅拌得到颗粒稳定微乳液；(6)干燥、脱模得到陶瓷生坯；(7)高温烧结。本发明利用乳液中水相、油相和颗粒三者之间的相互作用，通过将颗粒吸附在液滴表面以保持乳液体系的稳定性，再烘干去除液相，使其挥发后在生坯中留下大量的气孔，烧结即可得到多孔陶瓷。相比于现有技术，本方法简单高效，三维孔道结构联通性好，孔隙率可调。

技术领域

本发明属于陶瓷载体技术领域，具体涉及一种具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

堇青石由于具有低热膨胀系数、低介电常数和抗热震稳定性等优异的物理性能，其在高温工况环境有着巨大的应用前景，其中使用最普遍的是作为密封材料的堇青石匣钵和作为催化剂载体材料的堇青石陶瓷。根据使用场景和性能特点的不同，目前已发展出了多种制备堇青石陶瓷的工艺，比较常用的方法有添加造孔剂、有机泡沫体浸渍、机械发泡、挤压成型等。但这些普遍的工艺均有多种不同的缺陷。

因此，如何在不加入造孔剂的前提下，得到高纯度、高孔隙率且具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料的制备方法，本发明利用乳液中水相、油相和颗粒三者之间的相互作用，通过将颗粒吸附在液滴表面以保持乳液体系的稳定性，再烘干液相，使其挥发后在生坯中留下大量的气孔，烧结即可得到多孔陶瓷。相比于现有技术，无需额外添加造孔剂或使用有机泡沫体浸渍等复杂处理工艺，本方法简单高效，三维孔道结构联通性好，孔隙率可调，对原料和能耗要求低。

为实现上述目的，本发明提供一种具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)称取高岭土、滑石、氧化铝，加入去离子水，搅拌均匀，得到悬浮液；

(2)在步骤(1)得到的悬浮液中加入聚丙烯酸铵，得到浆料，调节料浆pH值；

(3)湿法球磨步骤(2)得到的料浆，再次调节料浆pH值；

(4)搅拌步骤(3)得到的料浆，同时逐滴滴加没食子酸正丙酯溶液；

(5)在步骤(4)得到的料浆中加入正辛烷，搅拌，得到颗粒稳定微乳液；

(6)干燥步骤(5)得到的微乳液，当水相和油相完全蒸发后，脱模得到陶瓷生坯；

(7)高温烧结步骤(6)得到的陶瓷生坯，即得具有三维连通结构的堇青石多孔陶瓷材料。

在一优选的实施方式中，步骤(1)中，以所述高岭土、滑石、氧化铝的总重量为基准，所述高岭土的用量为12-16wt％、滑石的用量为33-37wt％、氧化铝的用量为49-52wt％。

在一优选的实施方式中，步骤(1)中，得到的所述悬浮液中固含量为20-40wt％。

在一优选的实施方式中，步骤(2)中，以得到的料浆重量为基准，所述聚丙烯酸铵添加量为0.5-2wt％。

在一优选的实施方式中，步骤(2)和步骤(3)中，调节料浆后使其pH为9。

在一优选的实施方式中，步骤(4)中，所述没食子酸正丙酯用量为步骤(1)中固体原料总重量的1-2％。

在一优选的实施方式中，步骤(1)去离子水与所述步骤(5)正辛烷的体积比为1：(1-2)。

在一优选的实施方式中，步骤(7)中，所述煅烧温度为1300-1400℃，保温时间为1-2小时。