[发明专利]一种轻质高强堇青石多孔陶瓷的绿色制备方法及过滤器

说明书

本发明提供一种轻质高强堇青石多孔陶瓷的绿色制备方法及过滤器，制备方法包括以下步骤：步骤S10，将氧化镁、氧化铝、二氧化硅按照堇青石化学计量比进行配料得到混合粉体，将其加入到一定体积的去离子水中球磨混合配制成浆料；步骤S20，将所述浆料进行发泡处理，获得泡沫浆料；步骤S30，使所述泡沫浆料注入模具进行冷冻干燥；步骤S40，将干燥后的所述坯体进行烧结，获得所述轻质高强堇青石多孔陶瓷。本发明所用添加剂量少且环境友好，从注模到烧结结束的尺寸变动小于2％(总线收缩率范围为‑1.87％～0.45％)，符合绿色制备的技术特点。

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷的制备方法，更具体地，涉及一种轻质高强堇青石多孔陶瓷的绿色制备方法及过滤器。

背景技术

堇青石多孔陶瓷因具有热膨胀系数低、热稳定性能好、渗透率高等优异性能，而在熔融金属过滤、高温烟尘过滤及汽车尾气过滤及颗粒补集等方面有广阔的应用前景。然而，常用制备技术很难同时兼顾高强度和高气孔率，且烧结收缩大难以制备形状复杂的制品。虽然新近开发的泡沫注凝法可以解决上述问题，但通常采用的凝胶体系为丙烯酰胺体系，该体系的聚合需要加入交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)和引发剂(过硫酸铵、过硫酸钾等)，为实现室温聚合还需要加入一定量的催化剂(如四甲基乙二胺)。其中丙烯酰胺具有一定的神经毒性、生殖发育毒性和致癌性；引发剂过硫酸铵和过硫酸钾均具有强的氧化性、助燃性和一定的毒性；四甲基乙二胺也是强的氧化剂，对环境有危害、特别是对水体的污染。可见丙烯酰胺体系所需添加剂种类多、加入量也比较大，对环境保护非常不利。另外，多孔陶瓷制备过程中，坯体干燥和烧结过程中常存在很大的干燥收缩，一是为制造形状复杂的制品带来困难，二是需要考虑收缩而设计准备大的模具或者后续加工，这些均增加了制造成本。此外，大的收缩常常会引起材料中微裂纹的产生或者直接导致制品开裂，影响了产品的成品率带来高的制造成本。因此开发兼顾高性能、环境保护、高成品率和适用于形状复杂制品的多孔陶瓷绿色制备技术很有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种堇青石多孔陶瓷的绿色制备方法，以能够获得同时具有高气孔率与高强度的堇青石多孔陶瓷过滤器。

本发明另一目的在于提供一种对环境友好的制备方法，以减少环境污染、保护环境。

本发明的又一目的在于提供一种近净尺寸多孔陶瓷制备方法，以期可以制备形状复杂的制品。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的轻质高强堇青石多孔陶瓷的绿色制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，将氧化镁、氧化铝、二氧化硅按照堇青石化学计量比进行配料得到混合粉体，将其加入到一定体积的去离子水中混合配置成浆料；

步骤S20，将所述浆料进行发泡处理，获得泡沫浆料；

步骤S30，使所述泡沫浆料注入模具进行冷冻干燥；

步骤S40，将干燥后的所述坯体进行烧结，获得所述轻质高强堇青石多孔陶瓷。

进一步地，在所述步骤S10中，所述氧化镁的粒度为10nm～500nm、纯度99.99％，所述氧化铝的粒度为100nm～800nm、纯度99.99％，所述二氧化硅的粒度为1μm～10μm，且所述浆料的固含量为15vol％-25vol％，一定体积的去离子水按照计算浆料总体积的55％-75％称量；

进一步地，所述步骤S10包括：

步骤S11，向所述浆料中加入分散剂，之后将所述浆料与玛瑙球混合并放入球磨罐中，玛瑙球与粉体原料的质量比控制在1.3～2.1，在滚筒球磨机(转速为100rpm)上球磨15h～20h，

其中，所述分散剂为聚丙烯酸铵，所述分散剂为所述氧化镁、氧化铝、二氧化硅的总质量的2wt％-6wt％。