專利名稱：一種多孔玻璃材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔材料的制備方法。
背景技術(shù)：
自從美國康寧公司研發(fā)人員在20世紀(jì)30年代制備出多孔玻璃以后，多孔玻璃便漸漸發(fā)展成為一種新型功能材料，由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和個性，使得在多孔材料中的位置變
得更為重要。多孔玻璃作為一種新型多孔材料，具有熱穩(wěn)定性高、耐腐蝕、強(qiáng)度高、價(jià) 格便宜、再生能力強(qiáng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適于用作吸附劑、精制劑、藥物緩釋劑及催化劑載體。隨著現(xiàn)代化工、生化、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，多孔玻璃的研究和應(yīng)用不斷深入。多孔玻璃的制備方法有很多種，主要包括發(fā)泡燒結(jié)法、熔融分相法、有機(jī)泡沫浸潰法、添加造孔劑法、溶膠-凝膠法等，不同的方法制備的多孔玻璃有很大的差異，這幾種方法介紹如下I、發(fā)泡燒結(jié)法最早是由美國彼茲堡康寧公司發(fā)明的，原料是碎玻璃、發(fā)泡劑、發(fā)泡促進(jìn)劑和改性添加劑等，經(jīng)過粉碎處理，均勻混合后，再經(jīng)過高溫熔化，發(fā)泡、退火等工序制成的多孔玻璃材料。這種方法制備出來的多孔玻璃以超大孔為主，孔徑在微米級(一般為100 μ m以上)，甚至幾個毫米左右。主要功能是隔熱和吸收聲波，因此廣泛應(yīng)用于建筑墻體的隔熱、隔音，工業(yè)設(shè)備器壁的保溫材料。此外，這種多孔玻璃密度很小是水的四分之一左右，并且容易調(diào)控，其機(jī)械強(qiáng)度同整體密度成正比，因此可以控制生產(chǎn)條件制備出各種抗壓性能的多孔玻璃，因?yàn)榇朔椒ㄖ苽涞亩嗫撞ＡР牧掀骄讖酱笥?00 μ m以上，因此不能用于作為固定化細(xì)胞載體。2、熔融分相法原料是氧化硅、氧化鈉、氧化硼等無機(jī)材料，粉碎處理并混合均勻后在1400°C 1500°C左右熔融制備硼硅酸鈉玻璃體，然后在550°C 70(TC高溫下分相處理，再經(jīng)過酸浸析即可得到多孔玻璃。這種制備方法由于原料都是無機(jī)材料，因此原料成本較低，但熔融溫度高達(dá)1500°C，其能耗成本太高，對設(shè)備也有很苛刻的要求。在如此高的溫度下氧化硼容易揮發(fā)，因此對玻璃成分有很大影響，不易精確控制硼硅酸納玻璃的成分比例，得到的多孔玻璃孔徑。3、有機(jī)泡沫浸潰法最早在1963年由Schwartzwalden等人提出來的。原料是娃酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸鈣等通過溶膠凝膠法制備生物活性玻璃58S，其成分為氧化硅、氧化磷和氧化鈣，然后以聚氨酯泡沫為模板劑放入58S生物活性玻璃粉體醬料中浸潰，熱處理去模板后即可得到多孔玻璃，主要用作生物玻璃多孔支架材料。這種方法制備的多孔生物玻璃空隙率高，有良好的貫通性，并且容易控制玻璃的孔徑。因?yàn)榫哂虚_孔三維空間網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，所以能成為理想的骨組織修復(fù)支架材料。4、添加造孔劑法用金屬鋅和雙氧水反應(yīng)制備Zn(OH)2，用硅酸乙酯，乙醇和水反應(yīng)制備硅溶膠，然后將兩者混合后制備出嵌有Zn(OH)2的玻璃前軀體，然后經(jīng)過長時間的老化、熱處理，使Zn (OH) 2失水形成納米氧化鋅顆粒嵌入氧化硅玻璃中，最后用酸除去氧化鋅即可得到介孔玻璃。這種方法是以納米氧化鋅為造孔劑，由于納米氧化鋅顆粒的尺寸比較均勻，因此以它為模板劑制備出的介孔玻璃孔徑分布很窄。但缺點(diǎn)是這種介孔玻璃其實(shí)并不是本質(zhì)意義上的玻璃，因?yàn)樗幚頊囟缺容^低，嚴(yán)格來講這應(yīng)該是介孔硅膠。再者以納米氧化鋅為模板劑，造孔劑即使分布均勻也很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)性，因此酸浸析脫除造孔劑時材料內(nèi)部的氧化鋅很難析出，這種所謂的介孔玻璃耐高溫性能比較差。5、溶膠-凝膠法傳統(tǒng)的溶膠凝膠法是利用原硅酸乙酯、硼酸乙酯和乙醇鈉等有機(jī)醇鹽通過水解合成而來的，為了節(jié)約成本，除硅酸乙酯外的醇鹽用硼酸，氫氧化鈉和硝酸鈉來代替，這樣一來降低了成本的同時還減少了有機(jī)成分帶來的毒性。通過溶膠凝膠法制備出玻璃活性前軀體后，在1170°C左右即可熔融得到硼硅酸鈉玻璃，600°C下分相后再經(jīng)過酸浸析除去硼鈉相即可得到多孔玻璃。這種方法制備的多孔玻璃可以很容易的控制孔徑分布和孔容，因此可以制備微孔玻璃，介孔玻璃和大孔玻璃，如此多孔玻璃的多樣性能夠滿足很多領(lǐng)域中的應(yīng)用。不過這種方法制備的多孔玻璃最大孔徑幾百納米，不能制備更大孔徑的多孔玻璃。在上述方法中熔融分相法、有機(jī)泡沫浸潰法、添加造孔劑法和溶膠-凝膠法制備 的多孔玻璃孔隙都在10nnT500nm之間。然而實(shí)際應(yīng)用中，納米級孔隙的多孔玻璃已不能滿足廣泛需求。特別是作為某些固定化細(xì)胞載體，微米級孔隙結(jié)構(gòu)有利于減小反應(yīng)物分子進(jìn)入及生成物分子離開時的阻力，避免孔通道堵塞。雖然發(fā)泡燒結(jié)法可以制備微米級孔徑大小的多孔玻璃，但是卻存在孔隙大小分布不均勻的現(xiàn)象，而且孔隙率較低。因此現(xiàn)有制備的多孔玻璃材料不能同時滿足具有微米孔徑，大小均勻，且高孔隙率的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有制備的多孔玻璃材料不能同時滿足具有微米孔徑，大小均勻，且高孔隙率的問題，而提供一種多孔玻璃材料的制備方法。一種多孔玻璃材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、清洗首先將粒徑為10 μ πΓ 50 μ m的金屬粉加入無水乙醇中，并在頻率為24KHZ 35KHZ下進(jìn)行超聲清洗Γ3次，單次超聲清洗時間為10mirT30min，然后在溫度為20°C 40°C下干燥20mirT40min，即得到干凈的金屬粉；二、制備玻璃溶膠首先在200r/mirT600r/min的攪拌速度下將玻璃形成體加入有機(jī)溶劑中，再加入去離子水，攪拌混勻后得到玻璃形成體溶液，然后向玻璃添加物中加入去離子水，完全溶解后即得到玻璃添加物溶液，再將玻璃添加物溶液加入玻璃形成體溶液中，繼續(xù)在200r/min"600r/min的攪拌速度下攪拌混均，即得到混合物，然后采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65°/Γ68%的硝酸水溶液將混合物的pH值調(diào)節(jié)至3. 5^4. 5，并在溫度為50°C 70°C的水浴條件下加熱回流反應(yīng)40mirT80min，即得到玻璃溶膠；三、潤濕干燥首先將玻璃溶膠加入干凈的金屬粉中，然后在溫度為40°C 100°C下干燥ltT5h，得到金屬粉/玻璃凝膠混合物；四、燒結(jié)首先將金屬粉/玻璃凝膠混合物轉(zhuǎn)移至模具中，然后在溫度為600°C 1200°C和機(jī)械施壓力為20MPa 40MPa的真空條件下燒結(jié)2h 4h，然后隨爐冷卻至室溫，退模后得到燒結(jié)材料；五、酸腐蝕將燒結(jié)材料放入酸中進(jìn)行酸腐蝕，酸腐蝕至燒結(jié)材料中的金屬粉全部除去為止，即得到多孔玻璃材料；步驟二中所述的玻璃形成體與有機(jī)溶劑的體積比為(O. 5 2) I ;步驟二中所述的玻璃形成體與去離子水的體積比為(2飛)I ;步驟二中所述的玻璃添加物質(zhì)量與溶劑體積的比為(IOOg飛00g) IL ;步驟二中所述的玻璃形成體溶液與玻璃添加物溶液的體積比為(O. 5 2) I;步驟三中所述的干凈的金屬粉質(zhì)量與玻璃溶膠體積的比為(8kg 40kg) IL0本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明通過控制金屬粉末的粒徑大小及分布，達(dá)到控制多孔玻璃材料的孔徑大小及分布的目的，制備的多孔玻璃材料孔徑為 ο μ πΓ150 μ m,作為固定化細(xì)胞載體使用時與孔徑為10nnT500nm的多孔玻璃材料相比有利于減小反應(yīng)物分子進(jìn)入及生成物分子離開時的阻力，避免孔通道堵塞，且本發(fā)明制備的多孔玻璃材料孔隙率可達(dá)到70%以上；二、本發(fā)明采用溶膠凝膠法制備玻璃溶膠，因此其化學(xué)成分和配比控制精確，并且經(jīng)過高溫的熱壓燒結(jié)，增強(qiáng)了多孔玻璃材料強(qiáng)度。本發(fā)明制備的多孔玻璃材料可用于固定化細(xì)胞載體或吸聲等。



圖I是試驗(yàn)一步驟一得到干凈的金屬粉500倍的SEM圖；圖2是試驗(yàn)一步驟三得到的金屬粉/玻璃凝膠混合物500倍的SEM圖；圖3是試驗(yàn)一制備的多孔玻璃材料200倍的SEM圖；圖4是試驗(yàn)一步驟四得到的燒結(jié)材料SEM背散射圖；圖5是試驗(yàn)一步驟四得到的燒結(jié)材料中Fe元素的面分布圖；圖6是試驗(yàn)一步驟四得到的燒結(jié)材料中Si元素的面分布圖；圖7是試驗(yàn)一步驟四得到的燒結(jié)材料10000倍的場發(fā)射透射電子顯微鏡圖；圖8是試驗(yàn)一步驟四得到的燒結(jié)材料包覆層部分的電子衍射圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式是一種多孔玻璃材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、清洗首先將粒徑為10μπΓ 50μπι的金屬粉加入無水乙醇中，并在頻率為24ΚΗζ 35ΚΗζ下進(jìn)行超聲清洗I 3次，單次超聲清洗時間為10mirT30min，然后在溫度為200C 40°C下干燥20mirT40min，即得到干凈的金屬粉；二、制備玻璃溶膠首先在200r/min^OOr/min的攪拌速度下將玻璃形成體加入有機(jī)溶劑中，再加入去離子水,攪拌混勻后得到玻璃形成體溶液，然后向玻璃添加物中加入去離子水，完全溶解后即得到玻璃添加物溶液，再將玻璃添加物溶液加入玻璃形成體溶液中，繼續(xù)在200r/mirT600r/min的攪拌速度下攪拌混均，即得到混合物，然后采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為659Γ68%的硝酸水溶液將混合物的pH值調(diào)節(jié)至3. 5^4. 5，并在溫度為50°C 70°C的水浴條件下加熱回流反應(yīng)40mirT80min，即得到玻璃溶膠；三、潤濕干燥首先將玻璃溶膠加入干凈的金屬粉中，然后在溫度為40Π00 下干燥ltT5h，得到金屬粉/玻璃凝膠混合物；四、燒結(jié)首先將金屬粉/玻璃凝膠混合物轉(zhuǎn)移至模具中，然后在溫度為600°C 1200°C和機(jī)械施壓力為20MPa 40MPa的真空條件下燒結(jié)2tT4h，然后隨爐冷卻至室溫，退模后得到燒結(jié)材料；五、酸腐蝕將燒結(jié)材料放入酸中進(jìn)行酸腐蝕，酸腐蝕至燒結(jié)材料中的金屬粉全部除去為止，即得到多孔玻璃材料。本實(shí)施方式步驟二中所述的玻璃形成體與有機(jī)溶劑的體積比為(O. 5 2) I;本實(shí)施方式步驟二中所述的玻璃形成體與去離子水的體積比為(2飛)I;本實(shí)施方式步驟二中所述的玻璃添加物質(zhì)量與溶劑體積的比為(IOOg飛OOg) IL ;本實(shí)施方式步驟二中所述的玻璃形成體溶液與玻璃添加物溶液的體積比為(O. 5 2) I。本實(shí)施方式步驟三中所述的干凈的金屬粉質(zhì)量與玻璃溶膠體積的比為(8kg 40kg) : IL0一種材料內(nèi)的兩種物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不匹配，在高溫?zé)釅簾Y(jié)時很容易在材料內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而這種應(yīng)力對最終得到完整的多孔玻璃材料是有害的。如果應(yīng)力過大，很可能在化學(xué)腐蝕去除金屬粉末的過程中，發(fā)生玻璃的斷裂甚至解體。所以在玻璃的選擇上要使其熱膨脹系數(shù)盡量和金屬粉末的熱膨脹系數(shù)匹配。這里以純鐵粉為金屬粉末為例。純鐵的熱膨脹系數(shù)在12X10_6/K左右，如選用含SiO2的凝膠作包覆層，其中的玻璃形成物SiO2的熱膨脹系數(shù)在5. 5 X ΙΟ-7#，這與純鐵的熱膨脹系數(shù)相差非常大，因此選擇玻璃添加物時應(yīng)該選擇那些能顯著提高玻璃熱膨脹系數(shù)的氧化物，可以參考捷姆金娜法或高橋健太郎法來進(jìn)行玻璃熱膨脹系數(shù)設(shè)計(jì)。以高橋健太郎法為例，其給出了常見氧化物的熱膨脹加和性系數(shù)(這里可以簡單的理解為熱膨脹加和性系數(shù)越大，其可以使玻璃的熱膨脹系數(shù)增加越大)，這里熱膨脹加和性系數(shù)較大的氧化物有IA族、IIA族氧化物以及PbO，而IA族氧化物的加和性系數(shù)最大，PbO次之。按照高橋健太郎法我們估算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66%的SiO2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的CaO和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的Na2O組成的玻璃熱膨脹系數(shù)在12X 10_6/K左右和純鐵的熱膨脹系數(shù)基本匹配。常見的玻璃形成體的熱膨脹系數(shù)都相當(dāng)?shù)?，如要提高其熱膨?系數(shù)加入IA族、IIA族氧化物或PbO是最有效的方法。本實(shí)施方式通過控制金屬粉末的粒徑大小及分布，達(dá)到控制多孔玻璃材料的孔徑大小及分布的目的，制備的多孔玻璃材料孔徑為 ο μ πΓ150 μ m,作為固定化細(xì)胞載體使用時與孔徑為10nnT500nm的多孔玻璃材料相比有利于減小反應(yīng)物分子進(jìn)入及生成物分子離開時的阻力，避免孔通道堵塞，且本實(shí)施方式制備的多孔玻璃材料孔隙率可達(dá)到70%以上。本實(shí)施方式采用溶膠凝膠法制備玻璃溶膠，因此其化學(xué)成分和配比控制精確，并且經(jīng)過高溫的熱壓燒結(jié)，增強(qiáng)了多孔玻璃材料強(qiáng)度。本實(shí)施方式制備的多孔玻璃材料可用于固定化細(xì)胞載體或吸聲等具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中所述的金屬粉為可溶于酸的金屬粉末或可溶于酸的金屬氧化物粉末；其中所述酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5°/Γ30%的鹽酸水溶液、5mol/L 12mol/L硫酸水溶液或4moI/L IOmoI/L乙酸水溶液。其他與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式所述的金屬粉為純Fe粉、鐵合金粉、Al鋁合金粉、Mg鎂合金粉、鋼銅合金粉或Fe3O4粉。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二之一的不同點(diǎn)是步驟二中所述的玻璃形成體為Si (OC2H5)4或Si (OCH3) 4。其他與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一的不同點(diǎn)是步驟二中所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方
式一至三相同。本實(shí)施方式所述的有機(jī)溶劑為混合物時，各組分之間按任意比混合。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一的不同點(diǎn)是步驟二中所述的玻璃添加物為NaNO3和Ca(NO3)2 · 4H20中的一種或者兩種任意比的混合物。其他與具體實(shí)施方式
一至四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一的不同點(diǎn)是步驟五中所述的酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5°/Γ30%的鹽酸水溶液、5mo I /L 12mo I /L硫酸水溶液或4mo I /L^10mol/L乙酸水溶液。其他與具體實(shí)施方式
一至五相同。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果試驗(yàn)一一種多孔玻璃材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、清洗首先將平均粒徑約5μπι的50g純鐵粉加入無水乙醇中，并在頻率為30KHz下進(jìn)行超聲清洗2次，單次超聲清洗時間為20min，然后在溫度為30°C下干燥30min，即得到干凈的金屬粉；二、制備玻璃溶膠首先在400r/min的攪拌速度下將25mL的Si (OCH3)4加入25mL的乙醇中，再加入90mL去離子水，攪拌混勻后得到玻璃形成體溶液,然后將9. 26gNaN03和I. 73gCa (NO3)2 · 4H20溶于30mL去離子水中，完全溶解后即得到玻璃添加物溶液，再將玻璃添加物溶液加入玻璃形成體溶液中，繼續(xù)在400r/min的攪拌速度下攪拌混均，即得到混合物，然后采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66. 5%的硝酸將混合物的pH值調(diào)節(jié)至4，并在溫度為60°C的水浴條件下加熱回流反應(yīng)60min，即得到玻璃溶膠；三、潤濕干燥首先將步驟二制備的玻璃溶膠加入步驟一得到干凈的金屬粉中，然后在溫度為60°C下干燥3h，得到金屬粉/玻璃凝膠 混合物；四、燒結(jié)首先將金屬粉/玻璃凝膠混合物轉(zhuǎn)移至模具中，然后在溫度為1000°C和機(jī)械施壓力為30MPa的真空條件下燒結(jié)3h，然后隨爐冷卻至室溫，退模后得到燒結(jié)材料；五、酸腐蝕將燒結(jié)材料放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀鹽酸中進(jìn)行酸腐蝕，酸腐蝕至燒結(jié)材料中的金屬粉全部除去為止，即得到多孔玻璃材料。采用掃描電子顯微鏡觀察本試驗(yàn)步驟一得到干凈的金屬粉、本試驗(yàn)步驟三得到的金屬粉/玻璃凝膠混合物和本試驗(yàn)制備的多孔玻璃材料，如圖廣3所示，圖I是本試驗(yàn)步驟一得到干凈的金屬粉500倍的SEM圖，圖2是本試驗(yàn)步驟三得到的金屬粉/玻璃凝膠混合物500倍的SEM圖，圖3是本試驗(yàn)制備的多孔玻璃材料200倍的SEM圖，通過圖2與圖I對比鐵粉已經(jīng)被玻璃凝膠所包覆，為燒結(jié)后形成玻璃骨架提供了必要條件；通過圖3可知本試驗(yàn)制備的多孔玻璃材料孔徑約5 μ m，孔隙率約為75%。采用萬能電子力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對本試驗(yàn)制備的多孔玻璃材料進(jìn)行壓縮強(qiáng)度進(jìn)行檢測，通過檢測可知本試驗(yàn)制備的多孔玻璃材料的壓縮強(qiáng)度為I. 2MPa^2. 2MPa。采用掃描電子顯微鏡的背散射模式下觀察本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料，檢測結(jié)果如圖Γ圖6所示，圖4是本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料SEM背散射圖；圖5是本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料中Fe元素的面分布圖；圖6是本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料中Si元素的面分布圖；通過圖Γ圖6可證明腐蝕之前，鐵的體積分?jǐn)?shù)很高，為腐蝕后得到高孔隙率的多孔玻璃創(chuàng)造了條件。采用場發(fā)射透射電子顯微鏡觀察本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料，檢測結(jié)果如圖7所示，圖7是本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料10000倍的場發(fā)射透射電子顯微鏡圖，通過圖7可以清晰的看出本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料中純鐵粉已經(jīng)被玻璃包覆，在加速電壓為300kV利用場發(fā)射透射電子顯微鏡觀察本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料，如圖8所示，圖8是本試驗(yàn)步驟四得到的燒結(jié)材料包覆層部分的電子衍射圖，通過圖8玻璃的非晶衍射環(huán)說明包覆鐵粉的物質(zhì)是非晶態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于多孔玻璃材料的制備方法是按以下步驟完成的一、清洗首先將粒徑為IOilnTlSO 的金屬粉加入無水乙醇中，并在頻率為24KHz 35KHz下進(jìn)行超聲清洗I 3次，單次超聲清洗時間為10mirT30min，然后在溫度為200C 40°C下干燥20mirT40min，即得到干凈的金屬粉；二、制備玻璃溶膠首先在200r/min^OOr/min的攪拌速度下將玻璃形成體加入有機(jī)溶劑中，再加入去離子水,攪拌混勻后得到玻璃形成體溶液，然后向玻璃添加物中加入去離子水，完全溶解后即得到玻璃添加物溶液，再將玻璃添加物溶液加入玻璃形成體溶液中，繼續(xù)在200r/mirT600r/min的攪拌速度下攪拌混均，即得到混合物，然后采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%飛8%的硝酸水溶液將混合物的pH值調(diào)節(jié)至3. 5 4. 5，并在溫度為50°C 70°C的水浴條件下加熱回流反應(yīng)40mirT80min，即得到玻璃溶膠；三、潤濕干燥首先將玻璃溶膠加入干凈的金屬粉中，然后在溫度為400C 100°C下干燥ltT5h，得到金屬粉/玻璃凝膠混合物；四、燒結(jié)首先將金屬粉/玻璃凝膠混合物轉(zhuǎn)移至模具中，然后在溫度為600°C 1200°C和機(jī)械施壓力為20MPa 40MPa的真空條件下燒結(jié)2tT4h，然后隨爐冷卻至室溫，退模后得到燒結(jié)材料；五、酸腐蝕將燒結(jié)材料放入酸中進(jìn)行酸腐蝕，酸腐蝕至燒結(jié)材料中的金屬粉全部除去為止，即得到多孔玻璃材料；步驟二中所述的玻璃形成體與有機(jī)溶劑的體積比為(0.5 2) I;步驟二中所述的玻璃形成體與去離子水的體積比為(2飛)I ;步驟二中所述的玻璃添加物質(zhì)量與溶劑體積的比為(IOOg飛OOg) IL ;步驟二中所述的玻璃形成體溶液與玻璃添加物溶液的體積比為(0.5 2) I ;步驟三中所述的干凈的金屬粉質(zhì)量與玻璃溶膠體積的比為(8kg 40kg) : IL0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于步驟一中述的金屬粉為可溶于酸的金屬粉末或可溶于酸的金屬氧化物粉末；其中所述酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 30%的鹽酸水溶液、5mol/L 12mol/L硫酸水溶液或4moI/L IOmoI/L乙酸水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的玻璃形成體為Si (OC2H5)4或Si (OCH3)40
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或其中幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的玻璃添加物為NaNO3和Ca(NO3)2 4H20中的一種或者兩種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種多孔玻璃材料的制備方法，其特征在于步驟五中所述的酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59^30%的鹽酸水溶液、5m0l/L 12m0l/L硫酸水溶液或4mol/L IOmo I/L乙酸水溶液。
全文摘要
一種多孔玻璃材料的制備方法，它涉及一種多孔材料的制備方法。本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有制備的多孔玻璃材料不能同時滿足具有微米孔徑，大小均勻，且高孔隙率的問題。方法，一、首先對金屬進(jìn)行超聲清洗和干燥得到干凈的金屬粉；二、制備玻璃溶膠；三、制備金屬粉/玻璃凝膠混合物；四、首先將金屬粉/玻璃凝膠混合物轉(zhuǎn)移至模具中，然后進(jìn)行高溫?zé)釅簾Y(jié)，隨爐冷卻至室溫后退模，得到燒結(jié)材料；五、將燒結(jié)材料放入酸中進(jìn)行酸腐蝕，除去燒結(jié)材料中的金屬粉，即得到多孔玻璃材料。優(yōu)點(diǎn)一、微米孔徑、孔徑大小及分布均勻，孔隙率可達(dá)到70%以上；二、多孔玻璃強(qiáng)度高。本發(fā)明主要用于制備多孔玻璃材料。
文檔編號C03C11/00GK102795783SQ20121031881
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者武高輝, 丁偉, 姜龍濤, 宋佳斌, 廖雅琴 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)