一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法

2023-05-07 02:50:51 2

一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。其技術方案是：以糖與氧化鋁細粉為原料，其中，糖︰氧化鋁細粉的質量比為1︰(0.4~1.6)，外加所述原料0.1~0.5wt%的助燒劑，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至100~200℃，保溫1~3h，得到氧化鋁細粉和助燒劑分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在120~180℃的恆溫條件下發泡和固化8~25h，將固化後的坯體升溫至1400~1600℃，保溫3~9h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。本發明工藝簡單和環境友好；其製品體積密度低、通孔率高、強度高和無裂紋。
【專利說明】一種超輕氧化鋁泡沬陶瓷及其製備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於泡沫陶瓷【技術領域】。具體涉及一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。

【背景技術】
[0002]泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫狀的多孔陶瓷，它是繼普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶瓷之後發展起來的第三代多孔陶瓷製品。泡沫陶瓷是一種低容重、高孔隙率、孔道結構呈互相連接的迷宮式三維網狀骨架的新型工業陶瓷製品，具有抗腐蝕、良好的隔熱性能、耐高溫、高滲透率、高比表面積和複雜的孔道結構等特性，這些特性使其在冶金、化工、機械，環保等行業得到廣泛的應用，如用作高溫氣體淨化器、柴油機排放的固體過濾器、熔融金屬過濾器、物理分離用隔板、處理化工廠廢物的催化劑載體和處理汽車尾氣的催化劑載體等，亦可用於耐火材料、隔熱材料、傳感器、熱敏電阻和多孔壓電陶瓷。
[0003]泡沫陶瓷的製備方法有很多，其中應用比較廣的有添加造孔劑法、發泡法、有機泡沫浸潰法等。目前，泡沫陶瓷最常用的製備方法為有機泡沫浸潰法，該方法利用有機泡沫體所具有的開孔三維網狀骨架的特殊結構，將製備好的料漿均勻地塗覆在有機泡沫網狀體上，乾燥後燒掉有機泡沫體從而獲得一種網眼多孔陶瓷，如「氧化鋁質泡沫陶瓷過濾器」(CN200710139289.5)專利技術、「一種環保煙氣淨化上釉氧化鋁泡沫陶瓷過濾器生產工藝」(CN201210583873.0)專利技術和「一種鎂鋁尖晶石泡沫陶瓷過濾器及其製備方法」(CN201310539992.0)專利技術。這些技術雖具有一定的優點，但亦具有以下缺點:(I)製備基本過程包括製漿、掛漿、乾燥和燒結等，這一製備過程工序複雜；(2)孔徑的大小和孔隙率主要取決於泡沫先驅體本身，當泡沫先驅體孔徑較大時，使得孔的稜或邊易碎導致製品強度不高；當泡沫先驅體孔徑較小時，料漿可能會堵塞部分小孔影響開孔效果，大多在掛漿過程中可能會出現中間漿料少，周邊的漿料多的現象導致孔隙率分布均勻性差；(3)製品易產生細小裂紋甚至發生開裂；(4)在燒結階段產生有毒氣體，汙染環境。


【發明內容】

[0004]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單和環境友好的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法。用該方法製備的超輕氧化鋁泡沫陶瓷體積密度低、通孔率高、強度聞和無裂紋。
[0005]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:以糖與氧化鋁細粉為原料，其中，糖:氧化鋁細粉的質量比為1: (0.Γ1.6)，外加所述原料0.廣0.5被％的助燒劑，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至10(T200°C，保溫l?3h，得到氧化鋁細粉和助燒劑分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在12(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化8?25h，將固化後的坯體升溫至140(Γ1600?，保溫3、h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0006]所述糖為果糖、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖中的一種，糖的純度大於99.0wt%。
[0007]所述氧化鋁細粉為工業氧化鋁細粉、a -Al2O3細粉、白剛玉細粉、棕剛玉細粉、緻密剛玉細粉和板狀剛玉細粉中的一種，氧化鋁細粉的粒徑小於74μπι。
[0008]所述助燒劑為T12微粉、MgO微粉、Cr2O3微粉、MgF2和AlF3微粉中的一種或兩種。
[0009]由於採用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有的優點與積極效果是:
1、本發明以糖作為發泡劑，糖分子的-OH之間縮合產生的水蒸汽進行發泡，所產生的氣泡通過氧化鋁顆粒吸附在氣液界面和分散液粘度的增加被穩定，有利於形成均勻的氣孔，最終形成相互連接的蜂窩狀顯微結構，通孔率高。
[0010]2、本發明由於氧化鋁顆粒表面和糖分子-OH間的親水性相互作用，氧化鋁粉體能較均勻地分散在熔融的糖熔液中，所得的氧化鋁粉體分散液成分均勻，有利於發泡均勻且燒成時不會由於氧化鋁粉體分布不均勻而產生裂紋。
[0011]3、本發明工藝簡單且整個製備過程中無有害氣體排放，利於環境保護。
[0012]4、本發明所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.15^0.60g/cm3 ;耐壓強度達到1.30?4.6Mpa ;顯氣孔率為86?97%。
[0013]因此，本發明工藝簡單和環境友好；其製品體積密度低、通孔率高、強度高和無裂紋。

【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明作進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。
[0015]為避免重複，先將本【具體實施方式】涉及的技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述:
所述果糖、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖的純度大於99.0wt%。
[0016]所述工業氧化鋁細粉、a -Al2O3細粉、白剛玉細粉、棕剛玉細粉、緻密剛玉細粉和板狀剛玉細粉的粒徑小於74 μ m。
[0017]實施例1
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以果糖與工業氧化鋁細粉為原料，其中，果糖:工業氧化鋁細粉的質量比為1: (0.4?0.6)，外加所述原料0.1?0.3wt%的T12微粉，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至10(Tl2(rC，保溫l?3h，得到工業氧化鋁細粉和T12微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在12(T150°C的恆溫條件下發泡和固化8?15h，將固化後的坯體升溫至140(Tl50(rC，保溫:T5h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0018]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.15^0.26g/cm3 ;耐壓強度達到1.30?2.0Mpa ;顯氣孔率為93?97%。
[0019]實施例2
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以蔗糖與C1-Al2O3細粉為原料，其中，蔗糖:a -Al2O3細粉的質量比為1: (0.6?0.8)，外加所述原料0.1?0.3wt%的MgO微粉，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至18(T20(TC，保溫f 3h，得到a -Al2O3細粉和MgO微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化15?20h，將固化後的坯體升溫至140(Tl50(rC，保溫3飛h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0020]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.22、.34g/cm3 ;耐壓強度達到1.55?2.50Mpa ;顯氣孔率為91?94%。
[0021]實施例3
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以葡萄糖與白剛玉細粉為原料，其中，葡萄糖:白剛玉細粉的質量比為1: (0.8?1.0)，外加所述原料0.廣0.3被％的0203微粉，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至15(T180°C，保溫f 3h，得到白剛玉細粉和Cr2O3微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化l(Tl5h，將固化後的坯體升溫至140(Tl50(rC，保溫5?7h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0022]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.28、.38g/cm3 ;耐壓強度達到1.95?2.85Mpa ;顯氣孔率為90?92%。
[0023]實施例4
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以麥芽糖與棕剛玉細粉為原料，其中，麥芽糖:棕剛玉細粉的質量比為1: (1.(Tl.2)，外加所述原料0.3^0.5wt%的MgF2微粉，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至12(T150°C，保溫f 3h，得到棕剛玉細粉和MgF2微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化8?15h，將固化後的坯體升溫至140(Tl50(rC，保溫7、h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0024]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.3(T0.45g/cm3 ;耐壓強度達到2.15?3.30Mpa ;顯氣孔率為89?92%。
[0025]實施例5
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以果糖與緻密剛玉細粉為原料，其中，果糖:緻密剛玉細粉的質量比為1: (1.2^1.4)，外加所述原料0.Γ0.3wt%的AlF3微粉，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至10(Tl2(rC，保溫l?3h，得到緻密剛玉細粉和AlF3微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在12(T150°C的恆溫條件下發泡和固化8?15h，將固化後的坯體升溫至140(Tl50(rC，保溫3?5h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0026]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.39、.48g/cm3 ;耐壓強度達到2.50?3.85Mpa ;顯氣孔率為86?90%。
[0027]實施例6
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以葡萄糖與板狀剛玉細粉為原料，其中，葡萄糖:板狀剛玉細粉的質量比為1: (1.4?1.6)，外加所述原料0.廣0.3被％的1102微粉和MgO微粉的混合物，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至15(T180°C，保溫l?3h，得到板狀剛玉細粉、T12微粉和MgO微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化15?25h，將固化後的坯體升溫至150(Tl60(rC，保溫5^7h,製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0028]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.45、.60g/cm3 ;耐壓強度達到3.25?4.50Mpa ;顯氣孔率為84?89%。
[0029]實施例7
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以果糖與α-AlA細粉為原料，其中，果糖:a -Al2O3細粉的質量比為1: (0.8^1.0)，外加所述原料0.3^0.5wt%的MgO微粉和Cr2O3微粉的混合物，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至10(Tl2(rC，保溫l?3h，得到a -Al2O3細粉、MgO微粉和Cr2O3微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在12(T150°C的恆溫條件下發泡和固化8?15h，將固化後的坯體升溫至150(Tl60(rC，保溫3飛h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0030]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.28、.40cm3 ;耐壓強度達到1.90?2.95Mpa ;顯氣孔率為89?92%。
[0031]實施例8:
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以蔗糖與工業氧化鋁細粉為原料，其中，蔗糖:工業氧化鋁細粉的質量比為1: (1.(Tl.2)，外加所述原料0.3^0.5被％的Cr2O3微粉和MgF2微粉的混合物，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至18(T200°C，保溫l?3h，得到工業氧化鋁細粉、Cr2O3微粉和MgF2微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化15?25h，將固化後的坯體升溫至150(Tl60(rC，保溫5^7h,製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0032]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.3(T0.45g/cm3 ;耐壓強度達到2.50?4.1OMpa ;顯氣孔率為89?92%。
[0033]實施例9
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以蔗糖與C1-Al2O3細粉為原料，其中，蔗糖:a -Al2O3細粉的質量比為I: (1.2?1.4)，外加所述原料0.1?0.3wt%的MgF2微粉和AlF3微粉的混合物，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至18(T20(TC，保溫l?3h，得到a -Al2O3細粉、MgF2微粉、AlF3微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化15?25h，將固化後的坯體升溫至150(Tl60(rC，保溫
7、h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0034]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.4Γ0.49g/cm3 ;耐壓強度達到3.50?4.60Mpa ;顯氣孔率為85?89%。
[0035]實施例10
一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷及其製備方法。以麥芽糖與白剛玉細粉為原料，其中，麥芽糖:白剛玉細粉的質量比為1: (0.6、.8)，外加所述原料0.3?0.5wt%的T12微粉和AlF3微粉的混合物，混勻，得到混合料。再將所述混合料升溫至12(T150°C，保溫l?3h，得到白剛玉細粉、T12微粉和AlF3微粉分散在糖熔液中的分散體系。然後將所述分散體系在15(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化8?15h，將固化後的坯體升溫至150(Tl60(rC，保溫
7、h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
[0036]本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷:體積密度為0.24、.36g/cm3 ;耐壓強度達到2.1 0?3.20Mpa ;顯氣孔率為89?91%。
[0037]本【具體實施方式】與現有技術相比具有的優點與積極效果是:
1、本【具體實施方式】以糖作為發泡劑，糖分子的-OH之間縮合產生的水蒸汽進行發泡，所產生的氣泡通過氧化鋁顆粒吸附在氣液界面和分散液粘度的增加被穩定，有利於形成均勻的氣孔，最終形成相互連接的蜂窩狀顯微結構，通孔率高。
[0038]2、本【具體實施方式】由於氧化鋁顆粒表面和糖分子-OH間的親水性相互作用，氧化鋁粉體能較均勻地分散在熔融的糖熔液中，所得的氧化鋁粉體分散液成分均勻，有利於發泡均勻且燒成時不會由於氧化鋁粉體分布不均勻而產生裂紋。
[0039]3、本【具體實施方式】工藝簡單且整個製備過程中無有害氣體排放，利於環境保護。
[0040]4、本實施例所製得的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的體積密度為0.15^0.60g/cm3,耐壓強度達到1.30?4.6Mpa，顯氣孔率為86?97%。
[0041]因此，本【具體實施方式】工藝簡單和環境友好；其製品體積密度低、通孔率高、強度聞和無裂紋。
【權利要求】
1.一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法，其特徵在於:以糖與氧化鋁細粉為原料，其中，糖:氧化鋁細粉的質量比為1: (0.4?1.6)，外加所述原料0.廣0.5被％的助燒劑，混勻，得到混合料；再將所述混合料升溫至10(T20(TC，保溫l?3h，得到氧化鋁細粉和助燒劑分散在糖熔液中的分散體系；然後將所述分散體系在12(T18(TC的恆溫條件下發泡和固化8?25h，將固化後的坯體升溫至140(Tl60(rC，保溫3、h，製得超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
2.根據權利要求1所述的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法，其特徵在於所述糖為果糖、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖中的一種，糖的純度大於99.0wt%。
3.根據權利要求1所述的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法，其特徵在於所述氧化鋁細粉為工業氧化鋁細粉、a -Al2O3細粉、白剛玉細粉、棕剛玉細粉、緻密剛玉細粉和板狀剛玉細粉中的一種，氧化鋁細粉的粒徑小於74 μ m。
4.根據權利要求1所述的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法，其特徵在於所述助燒劑為T12微粉、MgO微粉、Cr2O3微粉、MgF2和AlF3微粉中的一種或兩種。
5.一種超輕氧化鋁泡沫陶瓷，其特徵在於所述超輕氧化鋁泡沫陶瓷是根據權利要求f 4項中任意一項所述的超輕氧化鋁泡沫陶瓷的製備方法所製備的超輕氧化鋁泡沫陶瓷。
【文檔編號】C04B38/02GK104311118SQ201410560674
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】李遠兵, 黃柯柯, 徐娜娜, 李淑靜, 廖佳, 李亞偉, 桑紹柏 申請人:武漢科技大學