[发明专利]一种利用硅藻土制备含淀粉陶瓷浆料的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料制造领域，特别涉及一种利用硅藻土制备含淀粉陶瓷浆料的方法。

背景技术

陶瓷原来是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。

人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。它们都可以作为陶瓷材料。

研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构(微晶晶面作用，多孔多相分布情况)对力学性能的影响得到了发展。材料(光，电，热，磁)性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。

多孔陶瓷具有透过性高、比表面积大、低密度、低热传导率以及耐高温、耐腐蚀等优点，因而被广泛应用与化工、环保、能源、冶金、电子等领域。近年来，多孔陶瓷的应用领域，多孔陶瓷的广泛应用已引起了全球材料界的高度重视。

在现有技术中，为了获得高性能的多孔陶瓷，人们将多孔陶瓷的成型和致孔工艺有机地结合起来，开发了一系列制备多孔陶瓷的新工艺。天然高分子多糖凝胶注模成型汇聚了直接凝固注模成型(DCC)和凝胶注模成型(Gel-casting)技术的优点，同时克服了它们的不足之处，是一种很有发展前途的陶瓷成型新技术。然而大部分天然多糖具有极强的水溶性，遇水溶解形成粘稠性液体，不利于多孔陶瓷的成型，必须添加致孔剂才能形成具有一定形状和大小的孔穴结构。淀粉属于天然多糖，其水分散液加热时发生糊化形成凝胶，但淀粉颗粒具有冷水不溶、受热膨胀的独特性质，这对形成多孔结构非常有利。因此有提议采用淀粉原位固结成型技术制造多孔陶瓷。

淀粉原位固结成型技术目前是一种新型的胶态成型技术，其中将陶瓷粉末和淀粉配制成稳定的浆料，注入无孔模具中，加热至55至85℃，此时淀粉颗粒吸水膨胀使陶瓷浆料脱水，同时淀粉颗粒形成凝胶化网络，从而导致陶瓷颗粒相互连接，最终固结成一定强度的生坯。制备出合适的粘度以及稳定性高的陶瓷浆料是该淀粉原位固结成型技术的关键。通常要求降低浆料的粘度，使其具有较好的流动性，以便浇注时填充模具以及排出气泡。如果粘度过低，则浆料的稳定性变差，在浇注与固结过程中颗粒下沉而出现分层现象，最终导致成型后的坯体密度不均匀。影响含淀粉陶瓷浆料的粘度的因素主要有固体粉料的组成、颗粒及其含量、分散剂和温度等，其中淀粉对浆料的粘性具有很大的影响。

如果淀粉含量过大，则粘度升高，导致流变性变差，从而不方便甚至不能进行浇注。如果淀粉含量过小，则无法得到高孔隙性的。另外，固含量过大，陶瓷浆料的粘度会增大，但是如果固含量过小，操作成本会显著增加。因此，高固含量、高淀粉含量和低粘度是制备含淀粉陶瓷浆料所追求的目标，也是制备这种类型陶瓷浆料的难点和技术瓶颈。

发明内容

为了解决上述问题，本发明在第一方面提供了一种利用硅藻土制备含淀粉陶瓷浆料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)利用球磨机将由陶瓷粉料、淀粉、硅藻土和可选的膨润土组成的粉料组合物球磨4至6小时，得到粒径为5微米至15微米的球磨粉料；

(2)将分散剂和水混合，制得分散剂溶液；

(3)将所述球磨粉料加入到所述分散剂溶液中，制备固含量为60至70重量％的陶瓷浆料；

其中，以固含量为100重量份计，所述陶瓷粉料为40至50重量份，所述淀粉为30至40重量份，所述硅藻土为3至5重量份，所述可选的膨润土为2至4重量份；所述分散剂为2至4重量份。

本发明在第二方面提供了本发明第一方面所述的方法制得的陶瓷浆料。

本发明第三方面提供了本发明第二方面所述的陶瓷浆料在多孔陶瓷中的应用。

本发明方法具有低成本、易操作等优点，并且可以制得具有高浓度淀粉、低粘度和高固含量的陶瓷浆料，由此可以制得具有高孔隙性、高强度的陶瓷材料。

具体实施方式