一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷成型方法技术领域，尤其是涉及一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种含有较多气孔的无机非金属材料，具有孔隙率高、渗透率高、比表面积大、体积密度小和热导率低等优异特性，广泛地应用于化工、冶金、能源和热工等领域。

凝胶注模成型是制备多孔陶瓷最常用的工艺之一，该工艺采用简单的设备，可制备出形状复杂的多孔陶瓷。“用蛋白质发泡法制备多孔陶瓷复合材料的方法”(中国发明专利申请CN101967064A)以蛋清为发泡剂，以多元糖为胶凝剂，采用凝胶注模成型制备了莫来石、二氧化硅、氧化铝等多孔陶瓷，该方法制备的陶瓷坯体需在75-85℃的环境下才能固化成型，且有机物的用量较多，所采用的发泡剂和胶凝剂虽然无毒，但烧结过程中大量有机物的燃烧严重污染环境。

中国发明专利CN201410694716.6一种莫来石多孔陶瓷材料及其制备方法，采用发泡剂与莫来石在特定比例下发泡，从而制备莫来石多孔陶瓷材料，固化时间较长，且后续所需的煅烧温度较高，成本较高，且不够环保。

因此，需要研究一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法，在不加或者少加发泡剂的情况下，将莫来石多孔陶瓷材料流延成型，同时降低生产成本，使工艺方法更加环保。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，解决现有技术的莫来石多孔陶瓷材料方法操作过程中，需要加入发泡剂或者发泡剂加入过多，导致不环保的问题以及方法操作过程成本过高的问题；本发明提出一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法，该方法工艺简单、效率高，方法操作过程中使用S iO

本发明还提供上述的莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法制备得到的莫来石多孔陶瓷材料，该产品通孔率高、一致性好、良品率高、表面平整，有利于后续进行厚膜或者薄膜印刷。

具体的，本发明公开一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法，包含以下步骤:

将S iO

以质量分数计，所述浆料由以下成分组成：S iO

优选的，所述助烧剂包括B

优选的，所述浆料中，所述B

优选的，所述S iO

优选的，所述分散剂选自聚丙烯酸铵、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。

优选的，所述粘结剂选自水玻璃、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、热塑性聚乙烯醇缩丁醛树脂中的一种或多种的混合物。

优选的，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇中的至少一种。

优选的，所述排胶为，以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至400-500℃，保温2-4h。

优选的，所述烧结为，以5-8℃/min的升温速率升温至1150-1250℃，保温2-3h。

本发明还公开一种莫来石多孔陶瓷材料，由上述的莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法制备得到，所述莫来石多孔陶瓷材料的孔隙率为60-85％，通孔孔径为40-110um，强度10-30MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明的莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法，该方法工艺简单、效率高，方法操作过程中使用SiO

(2)本发明的莫来石多孔陶瓷材料，由莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法制备得到的，该产品通孔率高、一致性好、良品率高、表面平整，有利于后续进行厚膜或者薄膜印刷；同时，该产品的孔隙率为60-85％，通孔孔径为40-110um，强度10-30MPa，具有良好的性能表征，适用于雾化芯制备等用途。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例2制备的莫来石多孔陶瓷材料的示意图；

图2为对比例5制备的多孔陶瓷材料的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护的范围。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法，

包含以下步骤:

将S iO

以质量分数计，所述浆料由以下成分组成：S iO

S iO

助烧剂包括B

浆料中，B

分散剂选自聚丙烯酸铵、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。

粘结剂选自水玻璃、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、热塑性聚乙烯醇缩丁醛树脂中的一种或多种的混合物。

增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇中的至少一种。

水优选为去离子水。

加入分散剂、增塑剂、粘结剂和水后的搅拌可选为真空搅拌，具体的，真空搅拌15-30min；真空搅拌的作用在于消泡以及将溶液和粉体混匀。

将浆料流延后，得到陶瓷生坯；具体为，将浆料在流延机上进行流延，得到厚度为0.2-1.0mm的陶瓷生胚。

排胶为，以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至400-500℃，保温2-4h。

烧结为，以5-8℃/min的升温速率升温至1150-1250℃，保温2-3h。

一种莫来石多孔陶瓷材料，

由上述的莫来石多孔陶瓷材料的流延成型方法制备得到，所述莫来石多孔陶瓷材料的孔隙率为60-85％，通孔孔径为40-110um，强度10-30MPa。

实施例1：

本实施例的一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型制备方法如下：

1.浆料预处理和流延成型

将100μm的SiO

真空搅拌的目的是消泡以及将溶液和粉体混匀，真空搅拌后即得到浆料，将浆料在流延机上进行流延得到厚度为0.5mm的陶瓷生胚，将六层陶瓷生坯叠加在厚度方向以20Mpa压力加压10min得到厚度为2.5-2.8mm的样品；

2.排胶和烧结

将上述样品在氧化气氛炉中以1.0℃/min的升温速率缓慢升温，在430℃保温4h进行排胶，排胶完成后以6℃/min的升温速率至1200℃保温2h进行烧结，随后随炉冷却至室温得到莫来石多孔陶瓷材料。

实施例2：

本实施例的一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型制备方法如下：

1.浆料预处理和流延成型

将200μm的SiO

真空搅拌的目的是消泡以及将溶液和粉体混匀，真空搅拌后即得到浆料，将浆料在流延机上进行流延得到厚度为1.0mm的陶瓷生胚，将六层陶瓷生坯叠加在厚度方向以20Mpa压力加压10min得到厚度为2.5-2.8mm的样品；

2.排胶和烧结

将上述样品在氧化气氛炉中以0.5℃/min的升温速率缓慢升温，在400℃保温2h进行排胶，排胶完成后以5℃/min的升温速率至1150℃保温2.5h进行烧结，随后随炉冷却至室温得到莫来石多孔陶瓷材料。

实施例3：

本实施例的一种莫来石多孔陶瓷材料的流延成型制备方法如下：

1.浆料预处理和流延成型

将150μm的SiO

真空搅拌的目的是消泡以及将溶液和粉体混匀，真空搅拌后即得到浆料，将浆料在流延机上进行流延得到厚度为0.8mm的陶瓷生胚，将六层陶瓷生坯叠加在厚度方向以20Mpa压力加压10min得到厚度为2.5-2.8mm的样品；

2.排胶和烧结

将上述样品在氧化气氛炉中以1.5℃/min的升温速率缓慢升温，在500℃保温3.5h进行排胶，排胶完成后以8℃/min的升温速率至1250℃保温3.0h进行烧结，随后随炉冷却至室温得到莫来石多孔陶瓷材料。

针对原料成分，根据实施例1设置以下对比例1-10，如表1所示。

表1对比例1-10与实施例1的区别表

针对工艺参数，根据实施例1设置以下对比例11-14，如表2所示。

表2对比例11-14与实施例1的区别表

上述实施例和对比例制备的多孔陶瓷材料通过以下测试，得到其性能测试结果，具体的，测试结果见表3-4。

测试方法：

(1)孔隙率、平均通孔孔径测试：孔隙率测试仪(型号：MAY-ENTRIS120)，平均孔径测试仪(GB/T1967-1996《多孔陶瓷孔道直径试验方法》)

(2)抗折强度测试：三点抗弯试验机。

(3)良品率测试：根据所制得的产品的良品数量进行统计。

(4)外观测试：工业显微镜。

表3实施例的莫来石多孔陶瓷材料测试结果

表4对比例的多孔陶瓷材料测试结果

由表3-4可知，B

其中，实施例2的制备的莫来石多孔陶瓷材料，如图1，通孔孔径包含61.52μm、79.44μm、83.33μm、149.52μm，平均通孔孔径为88.51μm；对比例5制备的莫来石多孔陶瓷材料，如图2，平均通孔孔径为29.21μm。

而实施例1-3测试结果表明，本发明的方法，制备得到的产品的孔隙率为60-85％，并且孔隙率优选地为70-85％，通孔孔径为40-110um，强度10-30MPa，具有良好的性能表征，适用于雾化芯制备等用途；且该方法良品率高(良品率大于95％)，成本低，工艺简单易操作，适用于大规模生产。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。