[发明专利]一种多孔吸声降噪陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开的一种多孔吸声降噪陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将原料莫来石粉、粘土、石英粉混合得到混合粉末，将混合粉末和水混合并加入分散剂、球磨，随后加入胶凝剂，再次球磨，得到浆料；步骤2，将浆料转移至烧杯中，加入发泡剂，随后在水浴条件下进行搅拌，得到发泡浆料；然后将发泡浆料注入模具中静置；步骤3，脱模得到样坯；将样坯干燥得到生坯；将生坯高温烧结，炉冷，得到多孔吸声降噪陶瓷。本发明多孔吸音降噪陶瓷的制备方法，一方面对原料和工艺方法进行改造，降低了使用成本；另一方面，筛选胶凝剂，以及优化工艺过程，获得了具有高强度，高耐火度，和高吸声降噪系数的多孔吸声降噪陶瓷材料，具有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于功能陶瓷制备方法技术领域，具体涉及一种多孔吸声降噪陶瓷的制备方法。

背景技术

随着经济的发展，噪音污染已经逐渐成为城市生活的污染源之一。为降低噪音污染带来的种种不良影响，吸音降噪材料越来越受到人们的关注。

吸声材料一般具有轻质、疏松、多孔结构的特点。吸声材料多种多样，分为有机吸声材料和无机吸声材料等。有机吸声材料主要有泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、工业毛毡等，但是不防火，不耐高温，强度低，在火灾等情况下，很容易被毁掉。无机吸声材料有泡沫玻璃、玻璃棉、矿渣棉、沥青矿渣棉等，但耐火度低、有毒性等问题，亦或者在中低频段的吸声降噪效果较差。

根据材料的吸声的原理，孔径、孔隙率与吸声系数具有直接联系。材料的特性阻抗与介质(空气)特性阻抗的比可表达为：γ＝ρc/ρ₀c₀，式中，参数ρ为多孔材料的有效密度，参数c为气流在多孔材料内部的流动速率，参数ρ₀是空气密度，参数c₀空气中的声速。为了使更多声波能透入多孔材料内，必须使γ接近1，为此可适当增加多孔材料的连通孔隙率，降低材料有效密度，但是密度的降低，会导致材料的折弯系数，以及抗压强度下降。

目前，采用模板发泡方法制备多孔陶瓷，存在烧结过程中的有机物大量排放，污染环境。利用冷冻干燥或超临界干燥技术，可以获得性能卓越的多孔陶瓷材料，但是成本太高，且不能制备大尺寸的多孔材料。而凝胶注模方法结合发泡法制备多孔陶瓷，因成本低，工艺稳定具有良好的前景。

中国专利《多孔氧化铝陶瓷及其制作方法》(申请号：CN201910836102.X；申请日：20190904；公开号：CN110423135A；公开日：20191108)采用氧化铝为原料，异丁烯和顺丁烯二酸酐的共聚物为胶凝剂，聚丙烯酸铵或四甲基氢氧化铵为分散剂，通过发泡、注模、干燥、烧结，从而获得了孔隙率较好的多孔氧化铝；但是胶凝剂异丁烯和顺丁烯二酸酐的共聚物，聚丙烯酸铵或四甲基氢氧化铵，都有一定毒性，不适合大规模推广。

中国专利《一种多层结构多孔陶瓷吸声材料及其制备方法》(申请号：CN201510438388.8；申请日：20150723；公开号：CN105036797B；公开日：20170426)提出了一种以矿物为原料，成本较低的制备多孔陶瓷吸声材料的方法，其目的是为了解决交通噪声；但是制备的吸声陶瓷材料，并未给出相应的吸声系数，并不明确是否能达到降低交通噪声的目的，对于特定场合的低频噪音的吸声效果，更不可知。与之相类似，中国专利《具有多种吸声结构的低成本生态陶瓷材料及其制备方法》(申请号：CN201910774304.6；申请日：20190821；公开号：CN110342956A；公开日：20191018)公开了用矿物为原料，制备一种成本较低的多孔陶瓷吸声材料，但强度较低，应用仍然受限。文献《多孔陶瓷吸声材料的制备与性能研究》(硕士论文)，采用了植物胶为胶凝胶，具有环保功效，但是采用了博罗石粒，番禺黑泥，梅州石粉等价格昂贵的原料，不适合大规模应用。中国专利《一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制备方法》(申请号：CN201110370562.1；申请日：20111118；公开号：CN102515823B；公开日：20131113)公开的吸音陶瓷材料，具有一定耐火度和吸音系数，但是原料中由大量有机甚至有毒添加剂，会造成空气污染，且所制得多孔陶瓷抗压强度低，低频区的吸音系数低。

发明内容