專利名稱：一種制備SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SiC泡沫陶瓷。更具體來(lái)說(shuō)，涉及SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫陶瓷是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型陶瓷材料。由于其特殊多孔三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而具有透過(guò)性好，比表面積大，密度小，耐高溫，耐腐蝕，熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)，泡沫陶瓷過(guò)濾器可以有效地?cái)r截液態(tài)金屬中的夾雜物而提高鑄件品質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)過(guò)濾熔融態(tài)金屬領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)金屬過(guò)濾用的泡沫陶瓷材料主要集中在Al2O3、堇青石和SiC等幾類材質(zhì)上，其中SiC泡沫陶瓷由于具有更優(yōu)異的抗熱震性和耐腐蝕性，成為國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的泡沫陶瓷材料之一。泡沫陶瓷的制備工藝有很多，如顆粒堆積成型工藝、發(fā)泡工藝、添加造孔劑工藝、有機(jī)泡沫浸漬工藝、溶膠-凝膠法等。其中，有機(jī)泡沫浸漬工藝是制備高氣孔率 (70% -90% )泡沫陶瓷的一種有效工藝，該工藝是借助有機(jī)泡沫體的三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)， 將制備好的漿料均勻地涂覆在有機(jī)泡沫體的孔筋上，經(jīng)干燥燒結(jié)后得到泡沫陶瓷。在對(duì)有機(jī)泡沫體上漿之前，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的預(yù)處理是非常重要的。發(fā)明人此前的中國(guó)專利CN100336780C公開(kāi)了一種鑄造用泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法，其中在上漿之前使用濃度為-4%的聚乙烯亞胺(PEI)先對(duì)網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行表面活化處理。但是，PEI作為活化劑本身又是有機(jī)物，濃度太小不能達(dá)到良好效果， 濃度過(guò)大又會(huì)由于引入大量的有機(jī)物而使坯體燒結(jié)過(guò)程中的有機(jī)物揮發(fā)階段發(fā)氣劇烈從而降低制品的常溫力學(xué)性能甚至引起坯體開(kāi)裂。另外，PEI價(jià)格也比較高，需要盡量減少其用量以節(jié)省成本。另外，漿料的組分是影響有機(jī)泡沫浸漬法制備SiC泡沫陶瓷性能的重要因素，其中粘結(jié)劑對(duì)提高掛漿質(zhì)量和材料性能有重要的影響。在制備泡沫陶瓷的漿料中添加粘結(jié)齊U，不僅有助于提高素坯干燥后的強(qiáng)度，而且能防止坯體在有機(jī)物排除過(guò)程中坍塌，從而保證了最終燒結(jié)體具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。目前常用的粘結(jié)劑主要有磷酸鹽、糊精、硅膠等，使用磷酸鹽作為粘結(jié)劑，在高溫下使用容易在金屬熔漿中引入不符合要求的雜質(zhì)；而糊精作為一種糧食作物，應(yīng)該盡量少用；硅膠的價(jià)格相對(duì)較高，不利于降低成本，因此也有必要尋找其他可替代的粘結(jié)劑以提高泡沫陶瓷材料的性能，同時(shí)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低成本的SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法，包括提供網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料作為陶瓷載體；在水中分別加入聚乙烯亞胺和甲醇來(lái)配制活化水溶液，其中聚乙烯亞胺的含量 (重量百分比)為0.5% -0.8% ；甲醇含量(重量百分比)為2% -4% ；使用所述活化水溶液對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理；
配制漿料，其中SiC為100重量份；二氧化硅粉為5-8重量份；氧化鋁粉為10-13 重量份；鋰基膨潤(rùn)土為10-15重量份；粘結(jié)劑為5-20重量份；水為40-55重量份；將經(jīng)過(guò)活化處理的陶瓷載體浸漬在所述漿料中并使其充分吸收所述漿料；對(duì)充分吸收所述漿料的陶瓷載體進(jìn)行甩干以去除多余漿料從而形成坯體；以及干燥并燒結(jié)所述坯體從而制得SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理之前還可以對(duì)陶瓷載體進(jìn)行乙醇浸泡處理和/或?qū)μ沾奢d體進(jìn)行堿液水解處理。堿液可以為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液?；罨幚頃r(shí)間可以為1-3小時(shí)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)劑可以為糊精。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)劑可以為糊精和硅溶膠的混合物。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，粘結(jié)劑可以為更低成本的紙漿粉。另外，在對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理之后可以立即使用空氣壓縮機(jī)從陶瓷載體中吹出多余的活化水溶液。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器，根據(jù)上述方法制得。本發(fā)明使用的活化劑(活化水溶液)由于在PEI中添加了一定量的甲醇而大大提高了其活化性能(由此大大提高了陶瓷載體的親水性)，使得PEI的濃度可以大幅度降低， 從而降低了 SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的生產(chǎn)成本。另外，由于本發(fā)明還可以在漿料中使用比較低廉的紙漿粉來(lái)作為粘結(jié)劑，因此進(jìn)一步降低了 SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式下面將通過(guò)相關(guān)步驟詳細(xì)描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，以下舉例示出的方法和步驟僅用于解釋本發(fā)明而非用于對(duì)其作出任何限制。例如，下面描述的各步驟的順序并非唯一和不可改變的，只要其符合正常的邏輯順序而能夠?qū)嵤┍景l(fā)明即可。另外，雖然以陶瓷過(guò)濾器為例說(shuō)明了其制備方法，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的方法也可以用來(lái)制備其它任何合適的陶瓷制品。聚氨酯泡沬塑料的準(zhǔn)備和預(yù)處理采用網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料作為陶瓷過(guò)濾器載體，按實(shí)際需要將其剪裁成一定的形狀和尺寸，先使用乙醇(例如75%的工業(yè)酒精)浸泡載體以增大載體孔洞直徑；然后用堿液例如30% -35%的氫氧化鈉或氫氧化鉀在適當(dāng)?shù)臏囟认?例如55-65攝氏度)對(duì)載體進(jìn)行水解處理(例如1-3小時(shí))以除去載體上的網(wǎng)絡(luò)間膜。然后，將載體浸入配制好的活化水溶液中進(jìn)行充分浸潤(rùn)(例如1-3個(gè)小時(shí))?；罨芤旱呐渲品椒樵谒蟹謩e加入聚乙烯亞胺和甲醇，使得聚乙烯亞胺的含量(重量百分比)為0.5%-0.8%;甲醇含量(重量百分比)為2%-4%。此后，可以使用空氣壓縮機(jī)從載體中吹出多余的活化水溶液。優(yōu)選再在常溫下自然干燥載體一段時(shí)間例如12-36小時(shí)以備用。漿料的配制以SiC為基準(zhǔn)來(lái)配置漿料，即在漿料中的SiC為100重量份的情況下，其它組分分別為二氧化硅粉為5-8重量份；氧化鋁粉為10-13重量份；鋰基膨潤(rùn)土為10-15重量份； 粘結(jié)劑為5-20重量份 ’水為40-55重量份。粘結(jié)劑可以是糊精，還可以是糊精和硅溶膠的混合物。最為優(yōu)選的是，粘結(jié)劑還可以是比較低廉的紙漿粉。本發(fā)明對(duì)于紙漿粉并無(wú)特殊要求，可以使用常見(jiàn)的市售紙漿粉 (例如宜興市大洋木纖維有限公司、嘉興市德龍新材料有限公司、溫州市皇家化工有限公司等出售的紙漿粉)。載體的上漿以及壞體的形成將經(jīng)過(guò)活化處理的陶瓷載體浸漬在上述漿料中并使其充分吸收上述漿料。對(duì)充分吸收上述漿料的陶瓷載體進(jìn)行甩干(例如使用離心機(jī))以去除多余漿料從而形成坯體。SiC泡沬陶瓷過(guò)濾器的形成將坯體干燥后于1300-1400°C下燒結(jié)3_5小時(shí)后形成所需SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器。SiC泡沬陶瓷過(guò)濾器的件能測(cè)試經(jīng)測(cè)試，所獲得SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的抗壓強(qiáng)度為1. 3-1. 5MPa，最高使用溫度為 1700-1800°C。
權(quán)利要求
1.一種制備SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的方法，包括 提供網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料作為陶瓷載體；在水中分別加入聚乙烯亞胺和甲醇來(lái)配制活化水溶液，其中聚乙烯亞胺的含量(重量百分比)為0.5%-0.8% ；甲醇含量(重量百分比)為2%-4% ； 使用所述活化水溶液對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理；配制漿料，其中SiC為100重量份；二氧化硅粉為5-8重量份；氧化鋁粉為10-13重量份；鋰基膨潤(rùn)土為10-15重量份；粘結(jié)劑為5-20重量份；水為40-55重量份； 將經(jīng)過(guò)活化處理的陶瓷載體浸漬在所述漿料中并使其充分吸收所述漿料； 對(duì)充分吸收所述漿料的陶瓷載體進(jìn)行甩干以去除多余漿料從而形成坯體；以及干燥并燒結(jié)所述坯體從而制得SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理之前對(duì)陶瓷載體進(jìn)行乙醇浸泡處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，還包括在對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理之前對(duì)陶瓷載體進(jìn)行堿液水解處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中活化處理時(shí)間為1-3小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中粘結(jié)劑為糊精。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中粘結(jié)劑為糊精和硅溶膠的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中粘結(jié)劑為紙漿粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理之后立即使用空氣壓縮機(jī)從陶瓷載體中吹出多余的活化水溶液。
10.一種SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器，根據(jù)權(quán)利要求1-9之一的方法制得。
全文摘要
一種制備SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的方法，包括提供網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料作為陶瓷載體；在水中分別加入聚乙烯亞胺和甲醇來(lái)配制活化水溶液，其中聚乙烯亞胺的含量為0.5％-0.8％；甲醇含量為2％-4％；使用活化水溶液對(duì)陶瓷載體進(jìn)行活化處理；配制漿料，其中SiC為100重量份；二氧化硅粉為5-8重量份；氧化鋁粉為10-13重量份；鋰基膨潤(rùn)土為10-15重量份；粘結(jié)劑為5-20重量份；水為40-55重量份；將經(jīng)過(guò)活化處理的陶瓷載體浸漬在漿料中并使其充分吸收漿料；對(duì)充分吸收漿料的陶瓷載體進(jìn)行甩干以去除多余漿料從而形成坯體；以及干燥并燒結(jié)坯體從而制得SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器。本發(fā)明由于在PEI中添加了甲醇而大大提高了活化劑的活化性能，使得PEI的濃度可以大幅度降低，從而降低了SiC泡沫陶瓷過(guò)濾器的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C04B38/00GK102503520SQ20111037152
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者任鳳章, 李麗華, 王宇飛, 申曉妮, 趙培峰, 馬戰(zhàn)紅 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)