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稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法

文檔序號(hào):1901273閱讀:236來源:國知局
稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸漬、過濾、烘干;(2)將浸漬、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,得到碳化產(chǎn)物;(4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,得到稻殼堆積多孔碳化硅。本發(fā)明使用農(nóng)業(yè)廢棄物——稻殼為原料,通過將其在酚醛樹脂中浸漬、過濾、烘干,然后堆積成型;在真空爐中碳化并硅化后,獲得孔隙率為30-70%的多孔或泡沫碳化硅陶瓷。該方法變廢為寶,屬于綠色陶瓷領(lǐng)域,所得多孔碳化硅陶瓷孔隙率高、孔隙率可調(diào)、方法簡(jiǎn)單,適合工業(yè)規(guī)模。
【專利說明】稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及綠色多孔碳化硅的制備方法,屬于生態(tài)材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]利用可再生的材料制備陶瓷材料已經(jīng)成為目前陶瓷材料研究的熱點(diǎn)之一。近年來,人們?cè)谶@方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。概括起來分為兩大類:一類是利用可再生的材料作為碳源或結(jié)構(gòu)模板來制備陶瓷纖維。另一類是利用可再生的材料直接轉(zhuǎn)變成陶瓷。
[0003]稻殼是碾米廠的加工副產(chǎn)品,約占稻谷總產(chǎn)量的20%,目前全世界年產(chǎn)稻殼60 Mt以上。稻殼的主要成分因品種、產(chǎn)地、加工方法不同而有較大差異,一般其含水量為12%左右,含碳36%,含氮0.48%,含磷0.32%,含鉀0.27%,稻殼與稻草的含量組成情況大致相似,但稻殼的硅酸含量比稻草要高得多。稻殼的碳氮比高達(dá)75.6%,是難于發(fā)酵的有機(jī)物料之一,其發(fā)酵難度很高,一般發(fā)酵助劑很難將其“制服”。因此,許多地方把稻殼視為廢棄物,這不但浪費(fèi)了資源,而且也污染環(huán)境。研究解決稻殼的合理利用,變廢為寶,意義重大。以稻殼為原料可以生產(chǎn)超出其本身價(jià)值數(shù)倍的化工產(chǎn)品,尤其是尖端科學(xué)不可缺少的高科技產(chǎn)品,其中碳化硅就是一種重要的產(chǎn)品,而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,易于控制,成本較低,大大提高了稻殼的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于利用農(nóng)業(yè)廢棄物一稻殼為原料,通過稻殼的浸潰、堆積及碳化、硅化過程,變廢為寶,獲得綠色的多孔或泡沫碳化硅陶瓷。該方法綠色環(huán)保,工藝簡(jiǎn)單,適用于工業(yè)規(guī)模。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:
(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰10-40min、然后在100-400目的濾網(wǎng)上過濾、在80-15011C的條件下烘干20-60 min ;
(2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;
(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為300-1300°C,碳化時(shí)間為10-100min,得到碳化產(chǎn)物;
(4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1420-1750°C,硅化時(shí)間為10-50 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的3-15 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅。
[0006]所述步驟(1)中浸潰、過濾、烘干為1-10次。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:使用農(nóng)業(yè)廢棄物一稻殼為原料,通過將其在酚醛樹脂中浸潰、過濾、烘干,然后堆積成型;在真空爐中碳化并硅化后,獲得孔隙率為30-70%的多孔或泡沫碳化硅陶瓷。該方法變廢為寶,屬于綠色陶瓷領(lǐng)域,所得多孔碳化硅陶瓷孔隙率高、孔隙率可調(diào)、方法簡(jiǎn)單,適合工業(yè)規(guī)模?!揪唧w實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1
稱取稻殼100g,放入酚醛樹脂中浸潰30min,過濾及烘干后,堆積放入陶瓷坩堝中,于真空爐中碳化,碳化溫度為1200°C,碳化時(shí)間為15min,然后移至鋪有7g硅粉的坩堝中,升溫至1500°C進(jìn)行硅化,硅化時(shí)間為30min,最后獲得孔隙率為50%的多孔碳化硅陶瓷。
[0009]實(shí)施例2
稱取稻殼100g,放入酚醛樹脂中浸潰30min,過濾及烘干后,重復(fù)放入酚醛樹脂中浸潰、過濾、烘干;以上操作重復(fù)4次。然后將以上產(chǎn)物堆積放入陶瓷坩堝中,于真空爐中碳化。碳化溫度為1200°C,碳化時(shí)間為20min,然后移至鋪有8g硅粉的坩堝中,升溫至1550°C進(jìn)行硅化,硅化時(shí)間為30min,最后獲得孔隙率為60%的多孔碳化硅陶瓷。
[0010]實(shí)施例3
一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:
(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰40min、然后在400目的濾網(wǎng)上過濾、在150 1:的條件下烘干60 min ;
(2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;
(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為300°C,碳化時(shí)間為10 min,得到碳化產(chǎn)物;
(4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1420°C,硅化時(shí)間為10 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的3 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅,孔隙率為30%。
[0011]實(shí)施例4
一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:
(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰10min、然后在100目的濾網(wǎng)上過濾、在80 1:的條件下烘干20 min,浸潰、過濾、烘干步驟重復(fù)2次;
(2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;
(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為300°C,碳化時(shí)間為10,得到碳化產(chǎn)
物;
(4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1420°C,硅化時(shí)間為10 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的3 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅,孔隙率為70%。
[0012]實(shí)施例5
一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:
(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰20min、然后在200目的濾網(wǎng)上過濾、在100 1:的條件下烘干40 min,浸潰、過濾、烘干步驟重復(fù)5次;
(2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;
(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為800°C,碳化時(shí)間為50 min,得到碳化產(chǎn)物;
(4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1500°C,硅化時(shí)間為40 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的10 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅,孔隙率為60%。
[0013] 實(shí)施例6
一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,它的步驟如下:
(1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰30min、然后在300目的濾網(wǎng)上過濾、在100 1:的條件下烘干50 min,浸潰、過濾、烘干步驟重復(fù)10次;
(2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物;
(3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為1000°C,碳化時(shí)間為80 min,得到碳化產(chǎn)物; (4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1600°C,硅化時(shí)間為40 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的10 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅,孔隙率為55%。
【權(quán)利要求】
1.一種稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,其特征在于,它的步驟如下: (1)將稻殼在酚醛樹脂中浸潰10-40min、然后在100-400目的濾網(wǎng)上過濾、在80-15011C的條件下烘干20-60 min ; (2)將浸潰、過濾、烘干后的稻殼在容器中堆積成型,得到堆積產(chǎn)物; (3)將堆積產(chǎn)物在真空爐中進(jìn)行碳化,碳化溫度為300-1300°C,碳化時(shí)間為10-100min,得到碳化產(chǎn)物; (4)將碳化產(chǎn)物放入坩堝中,然后移入真空爐中進(jìn)行硅化,硅化溫度為1420-1750°C,硅化時(shí)間為10-50 min,硅化過程中使用硅粉的質(zhì)量為碳化產(chǎn)物質(zhì)量的3-15 %,得到稻殼堆積多孔碳化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼堆積多孔碳化硅的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中浸潰、過濾、烘干為1-10次。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103803982SQ201410068411
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張小立 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院
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