造孔剂种类及含量对高孔隙率多孔陶瓷性能的影响_陶艳平.pdf

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1、CMYK2015年第8期（第229期）佛山陶瓷13造孔剂种类及含量对高孔隙率多孔陶瓷性能的影响陶艳平，何方，李颖锐，程娟，赵亚庆（河南工业大学材料科学与工程学院，郑州450001）摘要：本文以碳粉和淀粉为造孔剂制备高孔隙率多孔陶瓷，研究了造孔剂的种类和含量对多孔陶瓷气孔率、体积密度和力学性能的影响。结果表明：碳粉和淀粉造孔剂含量分别小于37.5%和25%时，多孔陶瓷形态结构完整，无破损。随着两种造孔剂含量增加，多孔陶瓷气孔率均呈增长趋势，体积密度和抗弯强度相应降低。当造孔剂的含量相同时，该体系中淀粉造孔剂的造孔效果优于碳粉造

2、孔剂，其多孔陶瓷孔隙率最高可达33%、体积密度为1.7g/cm3。但研究发现，碳粉造孔剂制备的多孔陶瓷强度高于淀粉造孔剂多孔陶瓷。关键词：多孔陶瓷；孔隙率；造孔剂；性能；影响1引言艺制备氧化铝多孔陶瓷，对二者的热学性能检测发现，凝胶注模法制备的氧化铝多孔陶瓷，当气孔率从61.2%升高多孔陶瓷是一种具有较多气孔的新型陶瓷[1]，其内部到72.2%时，则其热导率从1.83W/(m·K)降低到1.03W/连续贯通的多孔结构使其具有超高比表面积，并表现出(m·K)。而发泡凝胶工艺制备的氧化铝多孔陶瓷，当气孔优良的力学、热学、光学、电

3、磁学等物理化学性能[2,3]，在过率从50.8%升高到71.4%时，则其热导率从10.22W/(m·滤、分离、载体、吸音、保温隔热、生物工程、航空航天等领K)降低到3.06W/(m·K)。这表明随着气孔率提高，多孔陶域[4-7]应用广泛。瓷的隔热性能显著增强。所以，制备高孔隙率多孔陶瓷有孔隙率是多孔陶瓷的一个重要技术指标，它对材料较大的应用价值。但是，在高孔隙率条件下，很难制备出[6]性能有较大影响[8]，通常高孔隙率的多孔陶瓷有更好的过高强度的多孔陶瓷。夏光华等以漂珠为骨料，以小米或滤和隔热性能。李悦等[9]以粉煤灰和石英

4、砂为主要原料制聚苯乙烯颗粒、碳粉等为造孔剂，可制得高孔隙率多孔陶备过滤用多孔陶瓷，研究表明：随着气孔率的升高，多孔瓷滤料。当造孔剂为20%时，显气孔率达到66.43%，但抗[10]陶瓷渗透率从0.284cm3·cm·P/cm2·h增大到1.059cm3·压强度仅有3.1MPa。QiWang等采用添加造孔剂法，将cm·P/cm2·h。徐鲲濠等[5]采用凝胶注模工艺和发泡凝胶工草酸铵(AOM)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为造孔剂，制备了不同孔形状和孔隙率的多孔陶瓷，所得多孔陶瓷基金项目：河南工业大学自然科学基础研究重点培育计

5、划（2012JCYJ10）的孔径在150～250μm之间，但当孔隙率大于50%时，多作者简介：陶艳平，女，汉族，1985年生，硕士研究生。孔陶瓷出现破碎现象。因此，如何制备高孔隙率，且有一CMYK14FOSHANCERAMICSVol.25No.8（SerialNo.229）定强度的多孔陶瓷仍然是目前研究的热点。2）添加造孔剂本文在优选高孔隙率多孔陶瓷滤料配方的基础上，分按照表1中的造孔剂的种类和比例称取造孔剂。别添加碳粉和淀粉两种造孔剂，目的在于制备出具有较高3）研磨强度的高孔隙率多孔陶瓷。同时，研究了造孔剂的种类和分别将

6、不同含量造孔剂添加入基体配料，使用研钵含量对多孔陶瓷气孔率、体积密度和力学性能的影响。研磨60min，再加入粘结剂。在1～8组中使用注射器外加8%PVA（聚乙烯醇）；在9～16组中加入10%PVA；然后继续研磨30min使粘结剂混匀。2实验内容4）陈腐将试样装袋陈腐，陈腐时间为24h。2.1实验原料5）成型本实验的原料有：骨料，其主要成份为石英（含硅量按既定压制密度装模，在Y41-25B液压机上压制成99%）、粘土（苏州土）、钾长石（JC/T859-2000），粒度均为型，成型压力为5MPa。320目；造孔剂，其主要成份为碳

7、粉、淀粉，粒度均为3006）干燥目，造孔剂的种类和含量如表1所示；粘结剂，其主要成将成型后的试样条放入70℃恒温干燥箱中干燥24h。份为聚乙烯醇（PVA），8%~10%。7）烧结表1造孔剂种类和含量碳粉造孔剂在600～800℃燃尽，淀粉造孔剂在250～组别碳粉造孔剂含量（%）组别淀粉造孔剂含量（%）400℃燃尽。由此确定两种试样的烧成曲线分别如图1、图2。1组159组152组2010组203组2511组25/℃4组3012组30温度5组3513组356组4014组407组4515组45时间/min图1添加碳粉造孔剂试样的烧成

8、制度曲线8组5016组502.2实验配方及工艺流程（1）实验配方在大量实验的基础上，优选出高孔隙率多孔陶瓷滤/℃[11]料的配方，其成份及含量为：石英15%、粘土40%、钾长温度石45%。烧成温度为1275℃。（2）实验工艺流程高孔隙率多孔陶瓷的工艺流程如图1所示。时间/min配料→添加造