[发明专利]一种多孔石英陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及多孔石英陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将石英空心微珠坯体放入模具中，然后置于高温烧结炉中进行烧结，在压力0.01～0.55MPa的惰性气体下，从15～35℃按照程序升温的步骤升温至1500～1720℃；在1500～1720℃下发泡5～185min；从1500～1720℃以0.5～22℃/min的降温速率降温至450～1350℃，然后随高温烧结炉冷却至15～35℃，即得。该制备方法，仅仅以石英空心微珠坯体为原料，在惰性气体中通过自发泡反应即可制备得到多孔石英陶瓷，降低了原料成本，简化了制备方法，有利于工业化生产；该多孔石英陶瓷性能优良，具有轻质、高强、低介电常数、低介电损耗等特点。

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种多孔石英陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种含有较多孔洞的新型无机非金属材料，其孔洞结构分布均匀、比表面积较高、体积密度较小，具有对液体和气体介质的选择透过性、能量吸收或阻尼特性，结合陶瓷材料本身具有的耐高温、耐腐蚀、化学稳定性及尺寸稳定性好等特点，广泛用于熔融金属过滤、催化剂载体、高级保温材料、生物植入材料、传感器材料、天线罩材料等领域。

目前，多孔陶瓷的制备方法主要包括以下方法：添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、直接发泡法等。然而，上述方法均具有一定的缺点，如：(a)添加造孔剂法需要通过后期的排胶过程烧除造孔剂、进而得到多孔结构，但该过程常常引入杂质，而且制备的多孔陶瓷的气孔分布均匀性差；(b)有机泡沫浸渍法只能制备开孔的多孔陶瓷，且孔形貌受到模板的限制；(c)直接发泡法对原料的要求比较高，工艺条件不易控制。

中国专利文献CN103172253A公开了：以煤矸石空心微珠为主要原料，通过其与玻璃粉反应自发泡制备无机泡沫材料的方法。然而，上述制备方法，一方面，其原料还包括玻璃粉和稳泡剂，原料组成复杂，成本较高；另一方面，按照上述方法并不能制备得到多孔石英陶瓷。

因此，研究多孔石英陶瓷的制备方法具有重要意义。

发明内容

为此，本发明提出一种多孔石英陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种多孔石英陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石英空心微珠坯体放入模具中，然后置于高温烧结炉中进行烧结，所述烧结的具体条件为：在压力为0.01～0.55MPa的惰性气体下，从15～35℃按照程序升温的步骤升温至1500～1720℃；

(2)在1500～1720℃下发泡5～185min；

(3)从1500～1720℃以0.5～22℃/min的降温速率降温至450～1350℃，然后随所述高温烧结炉冷却至15～35℃，即得。

优选地，本发明上述多孔石英陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石英空心微珠坯体放入模具中，然后置于高温烧结炉中进行烧结，所述烧结的具体条件为：在压力为0.02～0.50MPa的惰性气体下，从20～30℃按照程序升温的步骤升温至1550～1700℃；

(2)在1550～1700℃下发泡10～180min；

(3)从1550～1700℃以1～20℃/min的降温速率降温至500～1300℃，然后随所述高温烧结炉冷却至20～30℃，即得。

进一步优选地，本发明上述多孔石英陶瓷的制备方法中，所述石英空心微珠坯体的平均粒径为5μm～1mm，堆积密度为0.30～0.90g/cm³。

进一步优选地，本发明上述多孔石英陶瓷的制备方法中，所述惰性气体选自氦气、氩气、氮气中的至少一种。