添加造孔剂法制备多孔陶瓷及其强度与孔径控制

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1、2009年第2期中国陶瓷Vol.45No.2中国陶瓷第45卷第2期中国陶瓷2007年第1期Feb.20092009年2月研究与开发文章编号：1001-9642（2009）02-0033-04添加造孔剂法制备多孔陶瓷及其强度与孔径控制曹慧1，丛川波1，宋泳2，田斌3，周琼1（1中国石油大学机电工程学院材料系，北京102249；2国家知识产权局专利局，北京100088；3船舶系统工程研究所，北京100036）【摘要】：采用添加造孔剂法制备了多孔陶瓷。系统聚乙烯醇（PVA）深圳市安达路化工有限公司地研究了造孔剂种类、粘结剂含量

2、、球磨时间、烧结制度聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三菱对多孔陶瓷强度及开口孔隙率的影响，以及钠长石含量对丙烯酸酯共聚物(ACR201）豫北化工塑料有多孔陶瓷孔径分布的影响。结果表明，不同造孔剂对多孔限公司陶瓷强度的影响不同。并且在球磨时间为12h之前，随着超细聚苯乙烯（UPS）自制球磨时间的延长，多孔陶瓷的强度呈增加趋势。而随着钠1.2实验工艺长石含量的增加，多孔陶瓷的孔径呈减小的趋势。选用高岭土、长石、石英作为主要原料制备多孔陶瓷。【关键词】：多孔陶瓷，孔径控制，孔隙率，弯曲强度，其制备过程为：将高岭土、长石、石英放在Q

3、M-ISP4-烧结制度+CL行星式齿轮球磨机（南京大学仪器厂）球磨一定时间。中图分类号：TQ174.612文献标识码：A然后加入造孔剂，在研钵中混合均匀，加入粘结剂混匀。然后使用FW-4A型压片机（天津光学仪器厂）进行压片，引言先将多孔陶瓷加压至13吨压力，卸压1～2min，然后在多孔陶瓷是一种内部含有大量气孔的新型陶瓷材料。15吨压力下保压5min，卸压，压成Φ50×14mm的片。它具有化学稳定性好、耐腐蚀、耐高温等优点[1]。可将将压制好的块状多孔陶瓷放入DGG-9023AD型电热恒温其应用于过滤材料、保温材料、吸声

4、材料等多个化工、环鼓风（上海森信实验仪器有限公司）干燥箱中，在100℃保领域。但是在高孔隙率下，难以制备出高强度的多孔下干燥24h。最后放入RJX-8-13箱式电阻炉（中国）陶瓷，因而大大限制了它的应用。并且多孔陶瓷的孔径中在如图1所示的烧结制度下烧结。不易控制，现有的控制孔径分布的措施主要有调节造孔1.3性能测试剂粒径、种类以及改变烧结温度。QiWang[2]等采用添加造孔剂法，将AOM和PMMA作为造孔剂，制备了不同孔形状和孔隙率的多孔陶瓷。所得多孔陶瓷的孔径在150～250μm之间。但是，当孔隙率大于50%，其所得

5、陶瓷发生破碎现象。JianliLiu[3]等采用溶胶-凝胶法，制备了MgO掺杂的AlO陶瓷。采用不同粒径（1.4,2.0和232.8mm）的聚苯乙烯小球来制备多孔氧化铝。得到了1～2μm的微孔和大于20μm的大孔。ShujingLi[4]等在不同的烧结温度1300、1400、1500、1600℃得到了不同孔隙率和孔径分布的多孔陶瓷。上述方式大部分采用调节造孔剂的方法来改变多孔陶瓷的孔径，而本研究采用调节图1不同的烧结制度多孔陶瓷原料配比来控制孔径分布。并系统的研究了不同根据GB/T1965-1996，采用电子压力试验机（

6、济造孔剂、粘结剂含量、球磨时间、烧结制度对多孔陶瓷强南鑫光试验机制造有限公司）测定多孔陶瓷的强度。度及开口孔隙率的影响。采用AutoPoreIV9500(MicromeriticsInstrument1实验部分Corporation)测定多孔陶瓷的开口孔隙率和孔径分布。采1.1实验原料及设备用CAMBRIDGES-360扫描电镜（英国）观察了不同多高岭土福建龙岩孔陶瓷的微观结构。长石河北省灵寿县春山石粉厂2结果与讨论石英河北省灵寿县春山石粉厂2.1陶瓷基体的选择收稿日期：2008-9-3以ACR为造孔剂，比较了不同高岭土

7、、长石、石E-mail：caohui.luanhui@yahoo.com.cn中国陶瓷│CHINACERAMICS│2009(45)第2期│33中国陶瓷2009年第2期表1不同陶瓷基体所得材料的性能aaACR的含量为25wt%,球磨时间为6小时;b为高岭土:长石:石英之比英配比所得制品的性能，如表1所示。由表1中可以看出，两种配比的基体所得多孔陶瓷的弯曲强度分别为4.37和9.24MPa，随长石含量的增大，弯曲强度和比重增大，孔隙率减小。这主要是由于所用图3不同配比所得制品的XRD图谱有抗热震稳定性好、抗化学腐蚀性好、荷

8、重软化温度高、高温蠕变小、硬度大等优良特性，所以莫来石的生成能够大大提高样品的力学性能。因此，选择原料的配比为高岭土∶长石∶石英=4∶4∶2。表2不同粘结剂含量对多孔陶瓷强度的影响aa其他制备条件为球磨时间为6小时，高岭土∶长石∶石英=4∶4∶2，ACR含量为20wt%2.2粘结剂含量的调节(a)高岭土∶长石∶石英=