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1、第38卷第3期中国陶瓷Vol.38No.32002年6月CHINACERAMICSJune2002多孔陶瓷———绿色功能材料11111112王慧,曾令可,张海文,罗民华,张明,程小苏,史琳琳,陈永洁(11华南理工大学材料学院,广州510640;21深圳光明陶瓷制品有限公司,深圳518106)摘要:本文概述了多孔陶瓷材料的制备方法、性能应用以及研究开发的前景关键词:多孔陶瓷;绿色材料;功能材料;制备;性能;应用中图分类号:TQ174175文献标识码:A文章编号:1001-9642(2002)03-0006-03211有机(聚合物)泡沫浸渍工艺1前言有机
2、泡沫浸渍工艺是Schwartzwalder于1963年发明[6]绿色材料(GreenMaterials),又称环境调和材料或生的。该法是用有机泡沫浸渍陶瓷料浆,干燥后烧掉有态环境材料(Ecomaterials),是指那些能够直接或间接地机泡沫,获得多孔陶瓷的一种方法,其独特之处在于它减少污染和危害的材料,强调材料与环境的协调性、融赁借了有机泡沫体所具有的开孔三维网状骨架的特殊[1]合性和适应性。不仅包括直接具有净化环境、修复等结构,将制备好的料浆均匀地涂覆在有机泡沫网状体功能的高新技术材料的开发,也包括对现用量大面广的上,而烧掉有机泡沫后获得的孔隙是
3、网眼型的。传统材料及其产品的改造,是其“环境化”。现存的任何选择有机泡沫材料首先考虑的是孔的形状及其大一种材料,被引入环境意识加以改造,使之与环境有良小,开孔网状材料烧成后能形成多孔骨架,孔径的大小好的协调性,就应列于“环境材料”,因此,所谓环境材料决定了最后制品的孔径尺寸,通常孔尺寸为100μm～不是指某一种具体的新材料,而是指一大类考虑到资源5mm。泡沫必须具有一定的亲水性和足够的回弹性,能[2]和环境问题的材料的总称。够与陶瓷材料牢固地吸引,且保证挤出多余料浆后能迅多孔陶瓷(PorousCeramics)是一种新型的陶瓷材速地恢复形状。另外,泡
4、沫的汽化温度要低于陶瓷的烧[7]料。由于具有均匀分布的微孔或孔洞,孔隙率较高、体成温度,且不污染陶瓷材料。陶瓷粉末是根据其研制积密度小,具有发达的比表面及其独特的物理表面特的多孔陶瓷材料的不同使用目的而选择的。性,对液体和气体介质有选择的透过性,能量吸收或阻212发泡工艺[3]尼特性,加之陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化发泡工艺是陶瓷组分添加有机或无机化学物质,通学稳定性和尺寸稳定性,使多孔陶瓷这一绿色材料可以过化学反应等产生挥发气体,经干燥和烧成制成多孔陶[8、9]在气体液体过滤、净化分离,化工催化载体、吸声减震、瓷。发泡工艺与泡沫浸渍工艺相比
5、,更容易控制制高级保温材料、生物植入材料,特种墙体材料和传感器品的形状、成分和密度,并可制备各种气孔形状和大小材料等多方面得到广泛的应用。的多孔陶瓷,特别适用于制备闭气孔的陶瓷材料。用来做发泡剂的化学物质有很多种类,例如,用碳化钙、氢氧2多孔陶瓷的制备化钙、铝粉硫酸铝和双氧水作发泡剂;由亲水性聚氨脂多孔陶瓷材料从孔结构上可分为网孔型和泡沫型塑料和陶瓷泥浆同时发泡制备多孔陶瓷;用硫化物和硫[4]两大类。前者通常由聚合物泡沫浸渍陶瓷粉末料浆酸盐混合作发泡剂等。再经高温除去聚合物,形成网络状通孔。第二种则是通213添加造孔剂工艺[5]过发泡或造孔方法,在粉
6、状陶瓷原料中添加造孔剂、此工艺是通过在陶瓷配料中添加造孔剂,利用造孔辅助剂、再经烧结而形成各种孔隙或孔洞。近年来新发剂在坯体中占据一定的空间,然后经过烧结,造孔剂离展了一种溶胶-凝胶法,通过有机凝胶,在一定条件下开基本而形成气孔来制备多孔陶瓷。添加造孔剂制备分解、溶出、形成微孔陶瓷薄膜或复合多孔陶瓷。多孔陶瓷的工艺流程与普通的陶瓷工艺流程相似。造收稿日期:2001-12-13;修订日期:2002-04-05基金项目:广州市科委资助项目,编号:2001-J-002-01作者简介:王慧(1974年—),女,山东寿光人,硕士助教,研究方向:高性能无机非金属
7、材料及计算机在材料科学工业中的应用第38卷第3期王慧等多孔陶瓷———绿色功能材料·7·孔剂的种类有无机和有机两类,无机造孔剂有碳酸铵、纤维网多孔陶瓷,它是采用硅胶粘结高硅纤维制成。纤碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解的盐类,以及煤粉、碳粉维与硅胶水溶液混合胶凝,形成多孔体,然后干燥烧成,等。有机造孔剂主要是天然纤维、高分子聚合物和有机其耐高温产品型号为HRSI的气孔率可高达90%。[10]酸等。造孔剂颗粒的形状和大小决定了多孔陶瓷材3多孔陶瓷的性能及其应用料气孔的形状和大小。多孔陶瓷材料的成型方法与普通陶瓷的成型方法类似,主要有模压、挤压、等静压、扎多孔陶
8、瓷材料的性能是由微孔的表面化学特性和制、注射和粉浆浇注等。微孔的尺寸特性决定的。决定微孔表面化学特性的因21
