植物造孔剂微结构控制对氧化铝隔热材料性能影响.docx

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1、植物造孔剂微结构控制对氧化铝隔热材料性能影响添加造孔剂法是制备氧化铝隔热材料普遍采用的制备方法,且应用最为广泛的造孔剂为植物造孔剂。但该法在使用植物造孔剂时又存在弹性后效、吸胀性、微孔化等诸多问题,且植物造孔剂本身所具有的硅元素及多层次、多维的特殊结构并未在隔热材料中得到有效的利用,导致所制备的隔热材料孔隙较大,隔热性能和力学性能较差。此外,通过对植物造孔剂微结构的控制来优化孔结构从而提高隔热材料的隔热性能和力学性能的研究鲜有报道。针对上述问题,本论文采用无机溶胶对造孔剂进行浸渍处理以在高温下保留其遗态结构,并探究植物造孔剂的遗态结构对氧化铝隔热材料结构与性

2、能的影响。主要研究内容有:(1)分别采用锆溶胶、铝溶胶和硅溶胶三种氧化物溶胶对植物造孔剂进行真空浸渍处理,探究溶胶浸渍处理对植物造孔剂回弹性、吸胀性及其遗态结构存留与演变的影响;(2)以氧化铝微粉为主要原料添加上述溶胶浸渍处理的造孔剂制备氧化铝隔热材料,研究植物造孔剂遗态结构对氧化铝隔热材料结构与性能的影响;(3)以硅溶胶-铝溶胶、硅溶胶-锆溶胶和硅溶胶-铝溶胶-锆溶胶三种多重溶胶浸渍处理的核桃壳粉为造孔剂,研究多重溶胶浸渍核桃壳粉的遗态结构演变及对氧化铝隔热材料结构与性能的影响。结果表明:(1)造孔剂糠、锯末和核桃壳粉经锆溶胶、铝溶胶和硅溶胶浸渍后,其回弹

3、性和吸胀性因其结构和种类不同表现出差异性;在高温下热处理后,造孔剂的遗态结构可得到保留。(2)造孔剂结构的差异和浸渍溶胶种类的不同,导致对各试样性能的影响不尽相同。烧成温度为1550℃,以固含量为3wt%的硅溶胶浸渍糠、锯末和核桃壳粉为造孔剂制备的氧化铝隔热材料表现出最佳的物理性能;植物造孔剂遗态结构在氧化铝隔热材料中的利用,各试样在不同温度下的导热系数基本上都呈降低的现象;糠和核桃壳粉遗态结构在氧化铝隔热材料中的利用,很大程度上降低的试样的孔隙大小,使得大孔微小化,而锯末遗态结构的引入使得材料的孔径不仅未减小,反而均呈现出增大的现象;在以溶胶浸渍糠、锯末和

4、核桃壳粉为造孔剂的试样孔隙内均发现有对应造孔剂遗态多孔结构的存留,且部分以硅溶胶浸渍的造孔剂试样孔隙内还有莫来石的生成,形成交叉网络结构。(3)选用经多重溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂制备氧化铝隔热材料。在各组试样气孔率、线收缩率和体积密度无明显变化的条件下,试样的耐压强度和隔热性能得到较大的提升。其中硅溶胶→铝溶胶→锆溶胶三重溶胶浸渍核桃壳粉试样的综合性能表现最佳。核桃壳粉经多重溶胶的浸渍,使得试样出现大量0.3-5μm范围内的小孔隙;此外,在各组试样的孔隙内均能观察到核桃壳粉遗态结构的存在,且这些遗态结构均为疏松多孔结构。