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輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法

2023-08-09 13:27:46 1

專利名稱:輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法
技術領域:
本發明屬於一種以成分為特徵的陶瓷組合物,尤其涉及一種過濾用輕質、高強度、高氣孔率多孔陶瓷的製備方法
背景技術:
隨著全球經濟的不斷發展,資源和環境是人類社會所面臨的兩大難題,所以人們對資源利用和環境保護越來越予以重視。為了提高工作效率,節約生產能源,多孔陶瓷應運而生,並且在各行各業發揮著不可替代的作用,尤其在固液分離方面,多孔陶瓷作為一種新型而又高效的分離器,得到了廣泛的應用和快速的發展。多孔陶瓷不僅具有普通陶瓷的耐高溫、耐腐蝕、高的化學穩定性等優點,還有氣孔 率高、體積密度小、比表面積大等獨特的特性,如今已成為汙水處理的重要過濾材料。但是,目前市場上的一些過濾材料不同程度的存在著一些缺點,如強度不夠,孔隙度偏低,導致淨化效果差,可循環利用性低等,制約了我國汙水處理技術的實際應用。因此,如何研製出一種高強度、高氣孔率、淨化效果好、具有良好可循環利用性的環保型多孔陶瓷,已成為材料研究的一個熱門。同時,為了降低生產的成本,選擇廉價且優質的原料也成為眾多企業及研究機構的研究熱點。

發明內容
本發明的目的,提供一種價格低廉、強度高、氣孔率高的能夠應用於過濾和分離的多孔陶瓷材料及其製備方法。本發明通過以下技術方案予以實現(I)製備無機粘結劑按原料組分及其質量百分比含量為高嶺土 33. 96 41. 36%,鉀長石33. 96 41. 36%,矽微粉15. 71 30. 08%, CaCO3O 9. 09%進行配料,然後混合球磨,球磨介質為去離子水和21<)2球,料球水的重量比為1:2:1,球磨時間為24h ;再將混合球磨後的物料烘乾並裝入坩堝,於高溫熔塊爐中加熱至150(TC,保溫2h,待原料完全熔融後水淬;再置於6(Γ100 乾燥箱中烘乾,再球磨研碎,過250目篩網,即製得無機粘結劑;(2)混料將步驟(I)所得的無機粘結劑與骨料和造孔劑以3:17:2的質量比進行混合、過篩,得到混合料;所述的骨料為石英砂,所述的造孔劑為澱粉;(3)造粒以步驟(2)的混合料為基礎,外加質量百分比含量為5 %的石蠟作為成型粘結劑,並於80°C恆溫水浴下加熱混合、再過篩,得到多孔陶瓷粉料;(4)成型將步驟(3)的多孔陶瓷粉料投入模具中,在20MPa壓力下單向加壓成型,保壓2min,然後停止加壓、脫模、製得多孔陶瓷坯體;
(5)燒結將步驟(4)的多孔陶瓷坯體置於燒結爐中,在1250-1400°C條件下燒結並保溫2h,升溫速率為3-4°C /min,隨爐自然冷卻,即製得多孔陶瓷製品。(6)性能測試對步驟(5)燒結製得的多孔陶瓷製品進行抗彎強度、顯氣孔率和體積密度的測試。所述步驟(I)的優選原料組分及其質量百分比含量為高嶺土 37.6%,鉀長石37. 6%,矽微粉 15. 71%, CaC039 . 09%。所述步驟(I)的石英砂的平均粒度為53 μ m,澱粉的平均粒度為10 μ m。所述步驟(I)的球磨機轉速為1000r/min。·
所述步驟(5)優選的燒結溫度為1300°C。本發明的有益效果是,通過採用廉價且優質的原料製備得到了高強度高氣孔率的多孔陶瓷,當燒結溫度為1300°C時,獲得的多孔陶瓷的綜合性能較優越,其抗彎強度為25. 96MPa,顯氣孔率為48. 25%,體積密度為I. 312g/cm3。


圖I是本發明抗彎強度的變化圖譜;圖2是本發明顯氣孔率的變化圖譜;圖3是本發明體積密度的變化圖譜。
具體實施例方式本發明採用的原料來源廣泛且價格便宜。其中礦物原料為高嶺土 (產地內蒙古呼和浩特)和鉀長石(產地山東淄博),其他市售的原料為石英砂、矽微粉、CaCO3和食用級澱粉。本發明過濾用輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法如下(I)製備無機粘結劑將不同配比的高嶺土、鉀長石、矽微粉和CaCO3進行稱料,然後混合球磨,球磨介質為去離子水和ZrO2球,料球水的重量比為1:2:1,球磨機的轉速為1000r/min,球磨時間為24h。將混合球磨後的物料烘乾並裝入坩堝中在高溫熔塊爐中加熱至1500°C,保溫2h,待原料完全熔融後水淬,接著置於6(T10(TC乾燥箱中烘乾,然後球磨研碎,並過250目篩網,即製得無機粘結劑。本發明無機粘結劑具體實施例的配方詳見表I。表I
I高嶺土(%) I鉀長石(%) I桂微粉(%) ICaCO3 (%)~I熔融溫度CC )
實施例 I 41.36 41. 36 17.28 O1500
實施例 2 33.96 33.96 32.08 O1500
權利要求
1.一種輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法, (1)製備無機粘結劑 按原料組分及其質量百分比含量為高嶺土 33. 96 41. 36%,鉀長石33. 96 41. 36%,矽微粉15. 71 30. 08%, CaCO3O 9. 09%進行配料,然後混合球磨,球磨介質為去離子水和ZrO2球,料球水的重量比為1:2:1,球磨時間為24h ;再將混合球磨後的物料烘乾並裝入坩堝,於高溫熔塊爐中加熱至150(TC,保溫2h,待原料完全熔融後水淬;再置於6(Tl(rC乾燥箱中烘乾,再球磨研碎,過250目篩網,即製得無機粘結劑; (2)混料 將步驟(I)所得的無機粘結劑與骨料和造孔劑以3:17:2的質量比進行混合、過篩,得到混合料;所述的骨料為石英砂,所述的造孔劑為澱粉; (3)造粒 以步驟(2)的混合料為基礎,外加質量百分比含量為5 %的石蠟作為成型粘結劑,並於80°C恆溫水浴下加熱混合、再過篩,得到多孔陶瓷粉料; (4)成型 將步驟(3)的多孔陶瓷粉料投入模具中,在20MPa壓力下單向加壓成型,保壓2min,然後停止加壓、脫模、製得多孔陶瓷坯體; (5)燒結 將步驟(4)的多孔陶瓷坯體置於燒結爐中,在1250-1400°C條件下燒結並保溫2h,升溫速率為3-4°C /min,隨爐自然冷卻,即製得多孔陶瓷製品。
(6)性能測試 對步驟(5)燒結製得的多孔陶瓷製品進行抗彎強度、顯氣孔率和體積密度的測試。
2.根據權利要求I的輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法,其特徵在於,所述步驟(I)的優選原料組分及其質量百分比含量為高嶺土 37. 6%,鉀長石37. 6%,矽微粉15. 71%, CaC039. 09%。
3.根據權利要求I的輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法,其特徵在於,所述步驟(I)的石英砂的平均粒度為53 μ m,澱粉的平均粒度為10 μ m。
4.根據權利要求I的輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法,其特徵在於,所述步驟(I)的球磨機轉速為1000r/min。
5.根據權利要求I的輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法,其特徵在於,所述步驟(5)優選的燒結溫度為1300°C。
全文摘要
本發明公開了一種輕質高強度高氣孔率多孔陶瓷的製備方法,首先,按原料組分及其質量百分比含量為高嶺土33.96~41.36%,鉀長石33.96~41.36%,矽微粉15.71~30.08%,CaCO3 0~9.09%進行配料,於1500℃下熔煉2h,水淬並乾燥研碎後,製備得到無機粘結劑;將無機粘結劑、石英砂和澱粉按3∶17∶2的質量比混料、造粒、成型,在1250-1400℃下燒結2h;最後進行抗彎強度、顯氣孔率和體積密度的測試。本發明的無機粘結劑為高嶺土37.6%,鉀長石37.6%,矽微粉15.71%,CaCO3 9.09%時,並在1300℃下燒結,獲得最佳綜合性能,其抗彎強度為25.96MPa,顯氣孔率為48.25%,體積密度為1.312g/cm3。
文檔編號C04B35/63GK102910931SQ20121046856
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者馬衛兵, 李建平, 孫清池, 劉志華, 吳濤 申請人:天津大學

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