[发明专利]一种绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料，其特征在于，由包括以下主要原料制备而成：α-Al₂O₃、SiO₂、AlF₃·3H₂O和CaCl₂，其中α-Al₂O₃、SiO₂摩尔比为2.4:2，所述绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的莫来石相含量为94.16wt％～94.80wt％，气孔率为79.11％～83.39％，体积密度为0.54g/cm³～0.68g/cm³，抗压强度为2.50MPa～10.23MPa。

2.一种绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10，将α-Al₂O₃、SiO₂、AlF₃·3H₂O、CaCl₂和去离子水球磨混合获得陶瓷悬浮液；

步骤S20，向取出的悬浮液中加入PG和明胶，进行发泡处理获得泡沫浆料；

步骤S30，将泡沫浆料倒入模具中并置于低温环境中使其凝胶，脱模后获得坯体；

步骤S40，将获得的坯体真空冷冻干燥；

步骤S50，烧结干燥后的坯体，获得莫来石基多孔陶瓷材料。

3.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S10中，添加原料粉α-Al₂O₃、SiO₂摩尔比为2.4:2，固体颗粒在悬浮液中的体积分数为25vol％，CaCl₂占固体颗粒的1.0wt％～2.9wt％，AlF₃·3H₂O占莫来石配比的12wt％。

4.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S10中采用滚筒球磨，球磨转速及时间分别是60～120rpm、18～24h，球料质量比大约为1.6:1～2.2:1。

5.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：

步骤S21，装有陶瓷悬浮液的容器置于水浴锅中，60℃预热；

步骤S22，预先将PG和明胶分别倒入去离子水中，加热成溶液，对应的去离子水量分别是5mL和25mL；

步骤S23，将S22所述溶液倒入S21所述陶瓷悬浮液中，并进行机械搅拌转速400rpm，搅拌5～15min至均匀；

步骤S24，将S23所述搅拌机转速提高到900rpm搅拌5min后再提高到1500rpm，搅拌10～20min至发泡浆料体积稳定；

其中，明胶占固体颗粒的6wt％，PG占α-Al₂O₃的1wt％。

6.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

步骤S31，发泡后的陶瓷浆料倒入纸质模具中；

步骤S32，放置于冷冻干燥箱的冷阱中预冻15～25min，明胶体系凝胶成型；

步骤S33，将步骤S32成型的块体脱模获得坯体。

7.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S40，对陶瓷坯体进行真空冷冻干燥，先将S30得到的坯体继续在冷阱中冷冻9～10h，温度大约-70℃,然后放入真空环境中，真空度为5～10Pa，24h左右干燥完成。

8.根据权利要求2所述的绳状结构莫来石基多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S50中，坯体在烧结炉中进行烧结的过程中，分别以1℃/min由室温升高到100℃、550℃，各保温1h，再以2℃/min升温到1200℃、1500℃分别保温3h、5h，保温结束后再以5℃/min的速度降温到300℃，之后随炉冷却至室温。