[发明专利]一种基于光固化成型的多孔陶瓷微珠及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机非金属材料技术领域，公开一种基于光固化成型的陶瓷微珠及其制备方法和应用。该方法是将陶瓷粉末与去离子水配成陶瓷悬浮液，调节pH降低至5以下，球磨后加入去离子水稀释到30～40vol％，在稀释过程中加入造孔剂、表面改性剂和有机油搅拌，完成乳化，制得多孔陶瓷浆料；在多孔陶瓷浆料中加入光引树脂和光引发剂，持续搅拌得到光固化的多孔陶瓷浆料；将该陶瓷浆料滴加到超双疏陶瓷碗中并高速旋转，利用UV紫外灯照射固化。在保护气氛下，在1500～1800℃煅烧，制得多孔陶瓷微球。本发明的基于光固化成型的方法的制备速度更快，孔陶瓷微珠具有成球度更高且孔隙率高的优点，可在催化或油水分离领域中应用。

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，更具体地，涉及一种基于光固化成型的多孔陶瓷微珠及其制备方法和应用。

背景技术

目前，制备多孔陶瓷微球的方法根据成球的原理可以分为三类，基于机械力、基于表面张力、基于微球模板。第一类是通过机械力，如挤压、摩擦、碰撞等作用力成球的方法，主要包括挤压成型—滚球法(如微丸机成球)、滚球法(如糖衣机成球)、撒粉抛丸法等。但是这类方法虽然操作简单，生产周期短，但是成球的圆度和尺寸难以控制。第二类方法是基于表面张力的原理进行成球，如冷冻凝固法、溶胶-凝胶法、热固化成球法等。如申请号为CN2016101924487的发明专利“一种无机微球的制备方法及由此制得的无机微球及其用途”；申请号为CN2012102314080的发明专利“一种陶瓷微球的新型制备方法”；申请号为CN200610113783X的发明专利“一种注凝成型制备陶瓷微球的方法及其装置”等。此类方法操作复杂，需要的条件比较高，而且用到的原材料具有一定的毒性或价格昂贵，因为在成本和环境友好等方面很差。第三种则是基于微球模板制备陶瓷微球。例如申请号为CN2013103155211的发明专利“一种空心陶瓷微球及其制备方法”。这种方法对模板的要求比较高，而且加工流程过长，对陶瓷微球的大小和圆度均难以控制。

陶瓷微珠亦称陶瓷微球，是指以无机硅酸盐矿物为主要原料，通过各种成型工艺制备而成的直径在微米级毫米级的陶瓷球体或近似球体。陶瓷微珠不仅具有多孔陶瓷的优点，例如气孔率高、强度高、物理和化学性质稳定和过滤精度高，再生性能好。而且同时具有微珠颗粒的特点，如各向同性、点接触等。陶瓷微球因其独特的形状和优异的性能，被广泛应用在环保、航空、化工、核技术等领域上。自20世纪60年代以来，随着人们对陶瓷微珠的研究越来越深入，其应用领域越来越广，制备方法也越来越丰富。根据陶瓷微珠的制备原料不同，陶瓷微珠可划分为氧化物陶瓷微珠和非氧化物陶瓷微珠；根据尺寸大小不同，陶瓷微珠可划分为毫米级的陶瓷微珠和微米级的陶瓷微珠；根据气孔结构的不同，陶瓷微珠可划分为实心陶瓷微珠和多孔陶瓷微珠。

综上所述，现有的大多数制备方法虽然能够生产出满足不同需要的陶瓷微球，但是很难同时满足价格便宜，操作简单，对微球的大小、圆度可控性高的方法。因此，有必要去寻找价格便宜，操作简便，能够迅速生产出大小可控，圆度较高的多孔陶瓷微球。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种基于光固化成型的多孔陶瓷微珠的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的基于光固化成型的多孔陶瓷微珠。

本发明的再一目的在于提供上述基于光固化成型的多孔陶瓷微珠的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种基于光固化成型的多孔陶瓷微珠的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将陶瓷粉末与去离子水配成陶瓷悬浮液，通过加入酸溶液调节pH至5以下，经球磨后加入去离子水将其稀释到30～40vol％，在稀释过程中加入造孔剂、表面改性剂和有机油搅拌，完成乳化，制得多孔陶瓷浆料；

S2.在持续搅拌下，在多孔陶瓷浆料中加入光引树脂和光引发剂，搅拌得到光固化的多孔陶瓷浆料；