專利名稱：一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
多孔陶瓷材料是微孔分布均勻、體積密度小、有著三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)且相互貫通的陶瓷制品。它不僅有陶瓷材料所具有的耐高溫、耐腐蝕和耐壓等優(yōu)點，還具有發(fā)達的比表面積和獨特的物理表面特性，對液體和氣體介質(zhì)有選擇的透過性、能量吸收或阻壓特性。因此多孔陶瓷材料在氣體液體過濾、凈化分離、化工催化載體、高級保溫材料、生物植入材料、吸聲減震和傳感器材料等許多方面得到廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源短缺和需求迅速增加的矛盾日益突出，能源緊缺和資源利用率不高已成為我國經(jīng)濟發(fā)展中關(guān)注的重大問題，因此節(jié)約能源，開發(fā)新能源，以及廢物利用的研究也就顯得尤為重要。稻谷殼作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物，資源豐富，但目前利用的程度很低，大部分作為了廢物丟棄或燃燒。如何利用廉價易得的稻谷殼開發(fā)出高附加值的產(chǎn)品，不僅能提高稻谷殼的利用率，降低污染，還能創(chuàng)造經(jīng)濟效益、節(jié)約資源。目前稻殼的開發(fā)主要局限于制備白炭黑以及作為水泥添加劑使用，但制備白炭黑工藝較為復雜和成本高，作為水泥添加劑使用量有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)的缺陷，目的是提供一種成本低、工藝簡單、節(jié)能環(huán)保和易于工業(yè)化生產(chǎn)的稻殼灰基多孔材料的制備方法；所制備的稻殼灰基多孔材料具有較高的強度、較低的體積密度和較低導熱系數(shù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:以7(T95wt%的稻殼灰和5 30wt%的增塑劑為原料，外加所述原料l(T40wt%的水和f 15wt%的結(jié)合劑，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥20 24h，然后在100(Tl35(rC條件下保溫
2.5^12小時，即得稻殼灰基多孔材料。所述稻殼灰為稻谷殼在30(T70(TC燃燒或炭化后的產(chǎn)物。所述增塑劑為黏土、膨潤土和葉臘石中的一種，粒徑均< 0.088mm。所述結(jié)合劑為羧甲基纖維素、糊精、淀粉和蔗糖中的一種。所述機壓成型的壓強為2 250Mp。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所用的主要原料為目前利用價值不大的稻殼灰，成本低，節(jié)能環(huán)保；通過機壓成型，燒成后即得稻殼基多孔材料，生產(chǎn)工藝簡單，易工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用的稻殼灰為稻谷殼燃燒或炭化后的產(chǎn)物，稻谷殼通過生物礦化形成無定型二氧化硅是在溫和的生理狀態(tài)下完成的，這些生物源二氧化硅具有精確的遺傳控制性，呈現(xiàn)納米水平的精巧結(jié)構(gòu)，在密度、組分、熱學和力學性能等方面具有廣泛的多樣性，是人類目前無法制造出來的。土壤中的SiO2經(jīng)過生物作用之后具有高純、活性等特征，更重要的是經(jīng)過了植物再“加工”的SiO2具有結(jié)構(gòu)精致、造型各異的納米結(jié)構(gòu)。將稻谷殼經(jīng)低溫燃燒或炭化處理后得到的稻殼灰塑性變強，孔隙結(jié)構(gòu)保留完好，存在大量微納米孔，未燒盡碳質(zhì)可以作為造孔劑再次造孔。所制備的多孔材料內(nèi)部既有封閉均勻的微小氣孔，又有迷宮式貫通孔，故孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)異，力學性能較佳；所制備的稻殼灰基多孔材料的體積密度
0.5 1.5g/cm3，導熱系數(shù)0.1 0.50 ff/ (m.K)，耐壓強度2.0 40MPa。適用于氣體液體過濾與凈化分離、化工催化、高級保溫、生物植入和吸聲減震領(lǐng)域。因此，本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、節(jié)能環(huán)保和易于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點；本發(fā)明所制備的多孔材料具有較高的強度、較低的體積密度和較低導熱系數(shù)，適用于氣體液體過濾與凈化分離、化工催化、高級保溫、生物植入和吸聲減震領(lǐng)域。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限制。本具體實施方式
所述黏土、膨潤土和葉臘石的粒徑均< 0.088mm,實施例中不再贅述。實施例1
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以7(T75wt%的稻殼灰和25 30wt%的黏土為原料，外加所述原料l(Tl5wt%的水和12 15wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥20 24h，然后在ΚΚΚΓ ΙΟΟ 條件下保溫2.5 5小時，即得稻殼灰基多孔材料。

本實施例中:所述稻殼灰為稻谷殼在30(T50(TC燃燒后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為2 IOMp。本實施例1所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為0.5^0.7g/cm3 ;導熱系數(shù)為0.1 0.15 ff/ (m.K);耐壓強度達到2.0 4MPa。實施例2
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以75 80wt%的稻殼灰和2(T25wt%的膨潤土為原料，外加所述原料15 20wt%的水和8 12wt%的糊精，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在ll(Tl5(rC條件下干燥20 24h，然后在110(Tll8(rC條件下保溫5 8小時，即得稻殼灰基多孔材料。本實施例中:所述稻殼灰為稻谷殼在50(T70(TC燃燒后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為10 25Mp。本實施例2所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為0.7^0.85g/cm3 ;導熱系數(shù)為0.15 0.2 W/(m.K);耐壓強度達到4.0 10MPa。實施例3
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以8(T85wt%的稻殼灰和15 20wt%的葉臘石為原料，外加所述原料2(T25wt%的水和3 8wt%的淀粉，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥2(T24h，然后在118(Tl350°C條件下保溫2.5飛小時，即得稻殼灰基多孔材料。
本實施例中:所述稻殼灰為稻谷殼在40(T60(TC燃燒后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為25 50Mp。本實施例3所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為0.85^1.0g/cm3 ;導熱系數(shù)為0.22 0.30 ff/ (m.K);耐壓強度達到10.0 18MPa。實施例4
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以85 90wt%的稻殼灰和l(Tl5wt%的葉臘石為原料，外加所述原料25 30wt%的水和f 3wt%的蔗糖，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥2(T24h，然后在100(Γ1110 條件下保溫2.5 8小時，即得稻殼灰基多孔材料。本實施例中:所述稻殼灰為稻谷殼在30(T500°C炭化后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為50 100Mp。本實施例4所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為1.Γ1.2g/cm3 ;導熱系數(shù)為0.30 0.40 ff/ (m.K);耐壓強度達到18.0 25MPa。實施例5
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以9(T95wt%的稻殼灰和5 10wt%的膨潤土為原料，外加所述原料35 40wt%的水和3 8wt%的蔗糖，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥20 24h，然后在110(Tll80°C條件下保溫2.5 5小時，即得稻殼灰基多孔材料。本實施例中:所 述稻殼灰為稻谷殼在50(T700°C炭化后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為100 150Mp。本實施例5所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為1.2^1.3g/cm3 ;導熱系數(shù)為0.4 0.45 ff/ (m.K);耐壓強度達到25.0 30MPa。實施例6
一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。以9(T95wt%的稻殼灰和5 10wt%的黏土為原料，外加所述原料l(Tl5wt%的水和3 8wt%的蔗糖，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥2(T24h，然后在118(Tl350°C條件下保溫5 8小時，即得稻殼灰基多孔材料。本實施例中:所述稻殼灰為稻谷殼在40(T600°C炭化后的產(chǎn)物；所述機壓成型的壓強為150 250Mp。本實施例6所制備的稻殼灰基多孔材料經(jīng)檢測:體積密度為1.3^1.5g/cm3 ;導熱系數(shù)0.42 0.50 ff/ (m.K);耐壓強度達到30.0 40MPa。本具體實施方式
所用的主要原料為目前利用價值不大的稻殼灰，成本低，節(jié)能環(huán)保；通過機壓成型，燒成后即得稻殼基多孔材料，生產(chǎn)工藝簡單，易工業(yè)化生產(chǎn)。本具體實施方式
采用的稻殼灰為稻谷殼燃燒或炭化后的產(chǎn)物，稻谷殼通過生物礦化形成無定型二氧化硅是在溫和的生理狀態(tài)下完成的，這些生物源二氧化硅具有精確的遺傳控制性，呈現(xiàn)納米水平的精巧結(jié)構(gòu)，在密度、組分、熱學和力學性能等方面具有廣泛的多樣性，是人類目前無法制造出來的。土壤中的SiO2經(jīng)過生物作用之后具有高純、活性等特征，更重要的是經(jīng)過了植物再“加工”的SiO2具有結(jié)構(gòu)精致、造型各異的納米結(jié)構(gòu)。將稻谷殼經(jīng)低溫燃燒或炭化處理后得到的稻殼灰塑性變強，孔隙結(jié)構(gòu)保留完好，存在大量微納米孔，未燒盡碳質(zhì)可以作為造孔劑再次造孔。所制備的多孔材料內(nèi)部既有封閉均勻的微小氣孔，又有迷宮式貫通孔，故孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)異，力學性能較佳；所制備的稻殼灰基多孔材料的體積密度0.5 1.5g/cm3，導熱系數(shù)0.1 0.50 W/(m K)，耐壓強度2.0 40MPa。適用于氣體液體過濾與凈化分離、化工催化、高級保溫、生物植入和吸聲減震領(lǐng)域。因此，本具體實施方式
具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、節(jié)能環(huán)保和易于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點；本具體實施方式
所制備的多孔材料具有較高的強度、較低的體積密度和較低導熱系數(shù)，適用于氣體液體過濾與凈 化分離、化工催化、高級保溫、生物植入和吸聲減震領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種稻殼灰基多孔材料的制備方法，其特征在于以7(T95wt%的稻殼灰和5 30wt%的增塑劑為原料，外加所述原料l(T40wt%的水和f 15wt%的結(jié)合劑，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11(T150°C條件下干燥20 24h，然后在100(Γ 350 條件下保溫2.5 12小時，即得稻殼灰基多孔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼灰基多孔材料的制備方法，其特征在于所述稻殼灰為稻谷殼在30(T700°C燃燒或炭化后的產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼灰基多孔材料的制備方法，其特征在于所述增塑劑為黏土、膨潤土和葉臘石中的一種，粒徑均< 0.088mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼灰基多孔材料的制備方法，其特征在于所述結(jié)合劑為羧甲基纖維素、糊精、淀粉和蔗糖中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼灰基多孔材料的制備方法，其特征在于所述機壓成型的壓強為2 250Mp。
6.—種稻殼灰基多孔材料,其特征在于所述多孔材料為根據(jù)權(quán)利要求1、項中任一項所述的稻殼灰基多孔 材料的制備方法所制備的稻殼灰基多孔材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稻殼灰基多孔材料及其制備方法。其技術(shù)方案是以70~95wt%的稻殼灰和5~30wt%的增塑劑為原料，外加所述原料10~40wt%的水和1~15wt%的結(jié)合劑，混合均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在110~150℃條件下干燥20~24h，然后在1000~1350℃條件下保溫2.5~12小時，即得稻殼灰基多孔材料。其中增塑劑為黏土、膨潤土和葉臘石中的一種；結(jié)合劑為羧甲基纖維素、糊精、淀粉和蔗糖中的一種。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、節(jié)能環(huán)保和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點；所制備的多孔材料具有較高的強度、較低的體積密度和較低導熱系數(shù)，適用于氣體液體過濾與凈化分離、化工催化、高級保溫、生物植入和吸聲減震領(lǐng)域。
文檔編號C04B26/28GK103159428SQ201310101758
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者趙雷, 陳輝, 王璽堂, 杜星, 陳歡, 雷中興, 李遠兵, 李淑靜 申請人:武漢科技大學