[发明专利]一种六钛酸钾晶须多孔陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔陶瓷技术领域。具体涉及一种六钛酸钾晶须多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

六钛酸钾晶须独特的连锁隧道式结构，使其具有优良的高强度、耐高温、化学稳定性、绝缘性及红外反射率高等特性，因而在隔热材料、增强材料、摩擦材料、过滤材料等领域得到广泛应用。目前，六钛酸钾晶须的制备方法主要有助熔剂法、熔融-骤冷法、燃烧法、水热法和烧结法等，虽具有各自的优点，但都存在一些不足，例如：助熔剂法制备的晶须长径比虽大、尺寸虽可控，但由助熔剂引入的杂质易夹杂在产物中，很难清除干净，影响晶须的性能；熔融-骤冷法需要把原料高温熔融、骤冷后，将随后的物料经过多次高温煅烧处理，制得的晶须在结晶过程中容易结团和成块，能耗大，生产成本过高；水热法需要高温高压，条件苛刻；烧结法则存在晶须尺寸不易控制、晶须分离困难等问题。

六钛酸钾晶须多孔陶瓷是以六钛酸钾晶须为主要原料制备的材料，虽具有共知的优点，但也存在一些不足：⑴制备过程中引入的添加剂、结合剂或填料，很多为有机物，在产品制备或高温使用过程中，发生分解、氧化而产生有毒或污染性气体排放，影响环境；⑵制备过程中引入的添加剂或助熔剂，容易导致晶须之间粘连、团聚，其易与晶须发生副反应，产生杂相，影响材料的性能；⑶晶须在与其他原料混合、成型、烧成过程中，很难在体系中分散均匀，容易团聚，且在混合或搅拌过程中，晶须容易被机械装置折断，进而影响材料的性能；⑷产品制备过程中，原位形成的晶须，尺寸和分布很难有效控制，进而无法实现多孔陶瓷材料性能的优化。

近年来，随着化工、生物等行业的快速发展，钛及其化合物的用途越来越广，在产品生产及使用过程中产生的含钛废料也越来越多，如何高效利用含钛废料，成为一项非常重要和迫切的研究工作。当前，针对含钛废料开展的回收利用方法较多，如通过共熔、化学浸取、结晶及煅烧等工艺回收钛，虽取得了长足的发展，但现有的技术大多工艺复杂，且经过提取钛后，仍会产生二次废料。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低、工艺简单和无二次废料产生的六钛酸钾晶须多孔陶瓷的制备方法，用该方法制备的六钛酸钾晶须多孔陶瓷中晶须尺寸均匀，六钛酸钾晶须多孔陶瓷的耐压强度大和孔隙率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

第一步、将含钛废料于1000~1300℃条件下热处理2~4小时，粉磨至粒度小于0.045mm，得到粉磨料A。

第二步、将50~70wt%的所述粉磨料A、10~20wt%的钛白粉和10~30wt%的热固性树脂混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；然后在1200~1400℃条件下和中性气氛中热处理1~3小时，破碎，粉磨至粒度小于0.088mm，得到粉磨料B。

第三步，将40~60wt%的所述粉磨料B、10~30wt%的无水碳酸钾和10~30wt%的醋酸钾混合均匀，研磨0.5~1小时，得到研磨料。

第三步，将10~20wt%的所述粉磨料B、30~50wt%的研磨料、10~30wt%的石灰石颗粒、1~10wt%的无水碳酸钾、1~10wt%的无水碳酸钠和1~10wt%的热固性树脂混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；然后于600~800℃条件下热处理1~3小时，再于900~1100℃条件下热处理1~3小时，制得六钛酸钾晶须多孔陶瓷。

所述含钛废料：Ti含量大于52wt%，Al、Ni、V、Co、Cr、Ca、Si的含量之和小于0.9wt%；含钛废料的粒度小于0.088mm。

所述钛白粉的粒度小于0.088mm，所述钛白粉中TiO₂的含量大于99wt%。

所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。

所述无水碳酸钾的粒度小于0.088mm，所述无水碳酸钾中K₂CO₃的含量大于99wt%。

所述醋酸钾的粒度小于0.088mm，所述醋酸钾的纯度大于99wt%。

所述石灰石颗粒的粒度为0.088~0.25mm，所述石灰石颗粒中CaO的含量大于54wt%。

所述无水碳酸钠的粒度小于0.088mm，所述无水碳酸钠中Na₂CO₃的含量大于99wt%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：