[发明专利]基于直接凝固注模成型的全闭孔多孔莫来石陶瓷制备方法

说明书

本发明属于无机非金属陶瓷领域，并具体公开了基于直接凝固注模成型的全闭孔多孔莫来石陶瓷制备方法。该方法包括如下步骤：将高岭土粉体、粉煤灰空心球、去离子水和流变助剂混合制得分散均匀的陶瓷浆料；在陶瓷浆料中添加固化剂并混合均匀，然后对其进行除气处理获得混合浆料；将混合浆料注入模具中并加热预设时间使其固化，脱模后得到陶瓷素坯；对干燥后的所述陶瓷素坯进行高温烧结，以此制得全闭孔多孔莫来石陶瓷。本发明利用高岭土粉体起到稳定浆料的作用，同时高岭土粉体填充了空心球之间的间隙，因而可以获得具有全闭孔结构的多孔陶瓷，采用直接凝固注模成型的制备方式，具有操作简单、节能环保，并且对设备要求低、制备流程短等优势。

技术领域

本发明属于无机非金属陶瓷领域，更具体地，涉及基于直接凝固注模成型的全闭孔多孔莫来石陶瓷制备方法。

背景技术

多孔陶瓷根据孔隙种类可分为开孔型和闭孔型。其中，闭孔陶瓷是一种具有封闭孔隙结构的陶瓷，其内部的孔隙不与外界连通或连通性很差。由于具有闭孔的结构，闭孔陶瓷在保温隔热、防水、防腐蚀性能上有着比开孔陶瓷更大的优势。

传统多孔陶瓷的制备常使用发泡法和造孔剂法，通过引入气体、液体或者固体作为造孔介质，在高温烧结过程中将造孔介质去除，从而在陶瓷基体中留下孔隙。采用发泡法制备的多孔陶瓷虽然孔隙率高，但孔隙大小和孔隙结构难以精确控制且以开孔隙为主，难以实现全闭孔陶瓷的制造。采用固体造孔剂可以通过调节固体造孔剂形貌来调节孔隙结构，因此有着较好的孔结构可调性。但若要提高气孔率就必须增加造孔剂含量，造孔剂的增加会导致孔隙与外界的连通，较难获得全闭孔陶瓷，且目前采用较多的塑料微珠造孔剂在烧结过程中会释放出废气，大量使用不利于环保。另一种制造闭孔陶瓷的思路是采用高温发泡法获得致密的表面，而内部仍然是泡沫孔隙结构。这种方法虽然能够获得高孔隙率的泡沫陶瓷，但难以获得均匀的孔隙结构。

陶瓷空心球或聚空心球是一类内部具有空心结构的无机非金属球体材料，其空心的性质可以应用于多孔陶瓷的制备中。添加空心球作为造孔剂的多孔陶瓷通常采用凝胶注模工艺制备，该工艺在成型后需要进行排胶处理，制备周期较长，且空心球之间还存在互相连通的孔隙，难以获得具有全闭孔结构的多孔陶瓷。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了基于直接凝固注模成型的全闭孔多孔莫来石陶瓷制备方法，其中通过在陶瓷浆料中添加高岭土粉体和粉煤灰空心球，能够起到稳定浆料、填充间隙和调节孔隙的作用，同时利用直接凝固注模成型的方法有效降低制备流程和生产成本，因而尤其适用于全闭孔结构的多孔陶瓷制备之类的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了基于直接凝固注模成型的全闭孔多孔莫来石陶瓷制备方法，该方法包括如下步骤：

S1将高岭土粉体、粉煤灰空心球、去离子水和流变助剂混合制得分散均匀的陶瓷浆料；

S2在所述陶瓷浆料中添加固化剂并混合均匀，然后对其进行除气处理获得混合浆料；

S3将所述混合浆料注入模具中并加热预设时间使其固化，脱模后得到陶瓷素坯；

S4对干燥后的所述陶瓷素坯进行高温烧结，以此制得所述全闭孔多孔莫来石陶瓷。

作为进一步优选的，在步骤S1中，所述陶瓷浆料中高岭土粉体的质量分数为20％～60％，粉煤灰空心球的质量分数为10％～50％，其余为去离子水和流变助剂。

作为进一步优选的，在步骤S1中，所述陶瓷浆料中流变助剂与去离子水的质量比为0～1:50。

作为进一步优选的，在步骤S1中，所述高岭土粉体为煅烧煤系高岭土粉体；所述粉煤灰空心球为粉煤灰漂珠，其粒径为20μm～150μm；所述流变助剂为聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、纳米粘土和气相二氧化硅中的一种或多种。

作为进一步优选的，在步骤S2中，所述固化剂为金属盐或酯类pH调节剂中的一种或多种。