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1、第28卷第1期山东陶瓷Vol128No112005年2月SHANDONGCERAMICSFeb12005#科学实验#文章编号:1005-0639(2005)01-0003-03以淀粉作造孔剂制备多孔陶瓷112陈艳林,严海标,冯晋阳(1湖北工业大学,武汉430068;2武汉理工大学硅酸盐实验中心,武汉430070)摘要:本文选用了普通陶瓷原料粉为主要原料,适当添加造孔剂和高温活性剂,经半干压3成形,常规烧成,制备出了表观密度为1115~1152g/cm;显气孔率为3019~4717%;抗压强度为1412~2116MPa的多孔陶瓷。
2、并对工艺参数的影响及微观结构进行了分析。关键词:多孔陶瓷;气孔率;造孔剂+中图分类号:TQ1741758文献标识码A1前言的多孔陶瓷。多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料,也可称为气2实验孔功能陶瓷。很早以前人们就使用多孔陶瓷材料,例如人们使用活性炭吸附水分,吸附有毒气211实验原料体,用硅胶来做干燥剂,利用泡沫陶瓷来做隔热耐实验原料的来源见表1。火材料。现在,多孔陶瓷,尤其是新型多孔陶瓷的212实验配方及工艺流程应用范围更广了。在热工上利用其多孔、耐热、耐在大量实验基础上优选出石英基多孔陶瓷坯蚀等,用作隔热、换热材料;在化工生产中用作催
3、料的配方(wt%):石英70;玻璃粉15;碳酸钙5;碳化剂载体和过滤、分离装置;还被作为吸声材料酸镁5;粘土5;淀粉分别选用5、10、15、20做4组等;有复合功能的多孔陶瓷能在更新的技术领域实验。制备工艺流程如下:得到应用,如多孔硅用于发光材料;有敏感功能的原料加工y配料y湿法球磨y脱水(干燥)y多孔陶瓷被用做传感器;纳米结构的多孔陶瓷,还成形y干燥y烧成y性能测试[2,4,7]可以再进行加工,制备新型材料等等。总在坯体成形过程中,成形的压力至关重要。之,多孔陶瓷具有低密度、高气孔率、抗腐蚀、耐高成形压力过大,烧结时坯体极易分
4、层、剥裂;成形温和使用寿命长等优点,能在较大温度范围内正压力过小,烧成的制品虽然外表没有缺陷,但制品常工作,适用于饮料、酿酒、医药、食用油、污水处强度低没有使用价值(烧成曲线见图1)。经反复理、石油化工、催化剂载体以及环保等领域的各种实验成形压力在5~715MPa为宜。超精密和无菌过滤。该类陶瓷成本低廉、制造工艺简单、性能优良具有广阔的发展空间。表1原料来源根据使用目的和对材料性能要求的不同,人们已经开发了多种多孔陶瓷的制造工艺,如机械原料名称生产厂家挤出成孔、添加造孔剂、发泡、有机泡沫体浸渍、溶石英(SiO2)湖北蕲春县大同石
5、英砂厂胶凝胶工艺等。如果多孔陶瓷还要具备匹配的其化学纯碳酸钙天津博迪化工有限公司它性能,尤其是骨架性能,则还需从这种综合陶瓷化学纯碳酸镁天津博迪化工有限公司[5~7]材料的制备考虑。玻璃粉天津博迪化工有限公司本文所述实验利用普通陶瓷原料为主,适当粘土武汉劲河化工有限公司添加有机造孔剂和高温粘结剂,用普通烧结方法淀粉市售制备出气孔率较大、气孔分布均匀、抗压强度较大收稿日期:2004-10-254山东陶瓷第28卷过25%时,烧出的陶瓷易出现裂纹,甚至出现开裂现象,很难得到外表美观的多孔陶瓷。因此配料中造孔剂的加入量不宜过高。312保
6、温时间对多孔陶瓷性能的影响表3是含淀粉(10%)多孔陶瓷在1000e时不同保温时间下的实验结果。由表3可看出,随着图1淀粉作造孔剂时的烧成曲线保温时间的延长,样品的真气孔率明显下降,当保213多孔陶瓷的性能表征与检测温时间超过1h后,试样的气孔率下降不大。而样采用煮沸法测定多孔陶瓷的显气孔率、吸水品的体积密度、抗压强度则随保温时间的延长有率和体积密度。用日本电子株式会社的一个相反的变化趋势。这是因为随着保温时间的JSM-5610LV型扫描电子显微镜分析烧成样品的延长,粘结剂熔融相明显增多,使石英骨料颗粒结微观结构形貌。用LJ-5
7、型拉力试验机测得抗压合得更为紧密,致密化程度明显提高,真气孔率明强度。显下降,体积密度、抗压强度则相对明显增大。当3结果与讨论保温时间超过1h后,由于粘结相已全部熔融,故多孔陶瓷各项性能指标变化不是很大。所以要想311造孔剂含量对多孔陶瓷性能的影响得到性能优异的多孔陶瓷,保温时间一定要适宜,造孔剂的选择不仅要保证造孔剂在高温下被完全烧尽或完全分解为气相,还要考虑所形成的不易过长。孔径尺寸与石英骨料堆积形成的孔径成梯度分布,本实验选用淀粉。表3保温时间对多孔陶瓷性能的影响表2为淀粉作造孔剂,在1000e烧成温度下(1000e)(造
8、孔剂选用淀粉10%)保温30min的样品性能随造孔剂含量的变化关保温时间吸水率体积密度真气孔率抗压强度(min)(%)(g/cm3)(%)(MPa)系。从表2中可以看出,在骨料和造孔剂颗粒尺寸一定的条件下,随造孔剂含量的增加,气孔率随30331561134391
