[发明专利]一种富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔陶瓷材料的制备领域，具体涉及一种富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷材料具有低密度、低热导率、高比表面积、高透过率等优点，在高温隔热、催化剂载体、烟尘过滤等领域都有广泛的应用前景;莫来石陶瓷材料具有低热导率和低热膨胀系数，在热工装备领域获得应用;莫来石多孔陶瓷材料兼具二者优点，是高温窑炉隔热炉衬的重要候选材料之一。

目前莫来石多孔陶瓷常用的制备方法主要有以下几种：颗粒堆积法、添加造孔剂法、发泡法等；其中，颗粒堆积法是利用颗粒堆积所形成的空隙实现多孔结构的制备，添加造孔剂法是在配料时添加造孔剂，通过烧结过程中将造孔剂烧蚀掉最终形成多孔结构。这两种方法所制备的多孔陶瓷材料气孔率较低，热导率偏高，不能起到很好的隔热作用；发泡法是在陶瓷浆料中添加表面活性剂使浆料发泡，从而在陶瓷内部引入气孔，形成多孔结构；该方法所制备的莫来石多孔陶瓷气孔率高，热导率低，但也存在强度低、抗热震性较差等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷的制备方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷的制备方法，所述的制备方法包括有泡沫坯体的制备和坯体的烧结；其具体工艺步骤为：

1）泡沫坯体的制备：

以去离子水、分散剂、陶瓷粉体、矿化剂、单体、交联剂为起始原料配料，并进行球磨混合，得到分散稳定的浆料；所述的陶瓷粉体包括作为铝源的粉体和作为硅源的粉体；所述作为铝源的粉体的加入量占陶瓷粉体质量的70～74%；所述作为硅源的粉体的加入量占陶瓷粉体质量的26～30%；所述去离子水的加入量为陶瓷粉体质量的0.5～1倍；所述分散剂的加入量为陶瓷粉体质量的0.5～0.8%；所述矿化剂的加入量为陶瓷粉体质量的5～10%；所述单体的加入量为陶瓷粉体质量的5～15%；所述交联剂的加入量为陶瓷粉体质量的0.5～1.5%；在所得稳定的浆料中加入发泡剂，机械搅拌得到泡沫浆料，然后向泡沫浆料中依次加入引发剂和催化剂，并快速浇注于模具中凝胶固化成型；将脱模后的坯体进行干燥，得到泡沫坯体；

2）坯体的烧结：

将干燥后的泡沫坯体置于氧化铝匣钵中，并一起置于空气气氛炉中进行烧结，得到富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷。

所述作为铝源的粉体为α-Al₂O₃微粉、γ-Al₂O₃微粉中的一种，所述的α-Al₂O₃微粉的纯度>99%，平均粒径为3～6μm；所述的γ-Al₂O₃微粉的纯度>99%，平均粒径为1～3μm。

所述作为硅源的粉体为熔融石英粉、硅石粉中的一种，所述的熔融石英粉的纯度>99%，平均粒径为5～10μm；所述的硅石粉的纯度>99%，平均粒径为5～10μm。

所述的矿化剂为氟化铝、氟化钠中的一种。

所述的单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种。

所述的交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。

所述的分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸铵、聚丙烯酰胺中的一种。

所述的发泡剂为十二烷基硫酸胺、十二烷基硫酸三乙醇胺中的一种，加入量为陶瓷粉体质量的4～8%。

所述的引发剂为过硫酸铵，加入量为陶瓷粉体质量的0.8～4%；所述的催化剂为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，加入量为陶瓷粉体质量的0.05～0.2%；

所述的球磨混合，球磨速度为30～100r/min，球磨时间为1～8h；所述的机械搅拌速度为80～200r/min，搅拌时间为0.5～1.5h。

所述的将脱模后的坯体进行干燥，是先在恒温恒湿箱中60℃和70%相对湿度下保持10～14h，再在鼓风干燥箱中100℃保温5h；所述的烧结过程是指在1300～1600℃保温2～5h。

本发明提出的一种富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷的制备方法，首先利用发泡法结合凝胶注模成型制备包含铝源和硅源的多孔陶瓷坯体，内部具有大量的孔隙结构，为烧结过程中的莫来石气相生长提供了充足的空间；利用该方法制备的富含晶须结构的莫来石多孔陶瓷结构均匀，晶须结构发育良好，长径比大，材料强度高，热导率低，抗热震性好。

附图说明