一種泡沫陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泡沫陶瓷及其制備方法，利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為海綿，利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為海綿，漿料主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料70-74%、余量為水。以軟質(zhì)聚氨酯海綿通過處理過后浸漬漿料，再經(jīng)過排漿、干燥、1200~1260℃燒結(jié)，保溫一小時，最終得到成品。本發(fā)明產(chǎn)品孔徑均勻可控，容重為0.4~0.8g/cm3，整體氣孔率為50~90%，強度可達4MPa，性能穩(wěn)定，是一種理想的泡沫陶瓷吸聲材料。
【專利說明】一種泡沬陶瓷的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷領(lǐng)域，尤其涉及一種泡沫陶瓷的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫狀的多孔陶瓷。它具有三維連通孔道，同時其形 狀、孔尺寸、滲透性、表面積及化學性能均可進行適度調(diào)整變化。制品就像是"被鋼化了的泡 沫塑料"或"被瓷化的海綿體"。泡沫陶瓷因具有特殊的性能，如高比表面積、高滲透性、 低容重、低熱導率等而日益引起各方面的重視。這些優(yōu)異的性能使其在催化劑載體、熔融金 屬過濾、高溫氣體過濾、耐火材料、生物材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。泡沫陶瓷材質(zhì)由最初的 普通粘土質(zhì)發(fā)展到耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊性材質(zhì)(如碳化硅、氧化鋁、堇青石、鈦酸鋁、莫 來石、鋰輝石等)。在這些材料中氧化鋁或高鋁質(zhì)陶瓷材料因具有原料來源廣泛、價格低廉、 優(yōu)良的耐酸堿腐蝕性、機械強度高等優(yōu)點。使其在有色金屬高溫熔體過濾、高溫氣體過濾、 催化及耐火材料等應(yīng)用領(lǐng)域有較明顯的優(yōu)勢。
[0003] 多孔陶瓷的制備工藝很多，如添加造孔劑工藝、發(fā)泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、 溶膠-凝膠工藝、固態(tài)顆粒燒結(jié)工藝等。其中發(fā)泡工藝、有機泡沫浸漬工藝是制備高 氣孔率（70% ~ 90%)多孔陶瓷的有效方法，用這兩種方法制備的泡沫陶瓷孔徑通常在 50 μ πΓ500 μ m之間。發(fā)泡反應(yīng)法的缺點是對原料要求高，工藝條件不易控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種性能穩(wěn)定的泡沫陶瓷及其 制造方法。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 一種泡沫陶瓷，利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為海綿，漿料主要由如 下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料70-74%、余量為水。
[0006] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述泡沫陶瓷還包括分散劑和高溫粘結(jié)劑，所述分散 劑的重量為陶瓷泥料重量的〇. 4-0. 6%、高溫粘結(jié)劑的重量為陶瓷泥料重量的0. 4-2%。
[0007] 進一步地，所述分散劑為六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉；所述高溫粘結(jié)劑為水玻璃或 磷酸二氫鋁。
[0008] 作為本發(fā)明的更進一步改進，還包括低溫粘結(jié)劑，低溫粘結(jié)劑的重量為陶瓷泥料 重量的1~3%。其中低溫粘結(jié)劑為甲基纖維素。
[0009] 上述泡沫陶瓷的制備方法，該方法包括如下步驟： 1) 前驅(qū)體的選擇、預處理：選用海綿為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在堿液中浸泡2~3 小時，取出洗凈晾干； 2) 漿料的制備：將陶瓷泥料按上述比例與水混合，然后再加入重量為陶瓷泥料重量的 0. Γ0. 6%的分散劑及重量為陶瓷泥料重量的0. 4~2%的高溫粘結(jié)劑，研磨2~3小時，過篩制 得漿料； 3) 制坯：將步驟1)處理后的海綿浸漬在漿料中，反復揉搓充分吸漿，用對輥排出多余 漿料，得到泡沫陶瓷坯體； 4) 烘干：將步驟3)制得的泡沫陶瓷坯體在20-30°C下涼4-5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的 溫度條件下烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時l〇°C升溫至80°C后保溫，坯體的干燥 收縮量應(yīng)少于10%; 5) 燒制：將步驟4)干燥后的陶瓷坯體在燒成爐中加熱至120(Γ1260?燒結(jié)，保溫1小 時，自然降溫至常溫后得到泡沫陶瓷。
[0010] 所述步驟1)中堿液為溫度50°c時的濃度為1. 5-3mol/L的NaOH溶液，以去除孔間 膜及增加骨架粗糙度。
[0011] 步驟1)中海綿的孔徑為40-60ppi材料為聚氨酯，軟質(zhì)海綿。
[0012] 步驟1)中，將洗凈晾干后海綿在羧甲基纖維素鈉溶液中浸泡1~2小時，擠干取出 后晾干，其中羧甲基纖維素鈉溶液的質(zhì)量濃度為1~3%，以增強海綿的親水性，有利于上漿。
[0013] 步驟2)中研磨的方式為球磨，使用200目篩網(wǎng)過篩。
[0014] 步驟3)中對輥排出多余漿料，輥間距為海綿厚度的0. 24、. 3倍。
[0015] 步驟5)中在燒成爐中先以5~8°C /min的速度升溫至180°C，再以1~2°C /min的 速度升溫升至600°C，保證海綿燒蝕過程中坯體不發(fā)生坍塌，最后以5°C /min的速度升溫至 1200?1260°C。
[0016] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于： 本發(fā)明產(chǎn)品孔徑均勻可調(diào)，容重為0. 4~0. 8g/cm3,整體氣孔率為5(Γ90%，強度可達4~6 MPa，性能穩(wěn)定，是一種理想的泡沫陶瓷吸聲材料。本產(chǎn)品可用于高速公路、高速鐵路、輕軌、 高架橋、鐵路、地鐵等交通市政設(shè)施的隔音屏障，城市地下通道降噪吊頂，商業(yè)城、辦公大樓 和體育館的建筑聲學裝修，中央空調(diào)機房和柴油發(fā)電機房噪聲治理和大型工業(yè)試驗室等各 種環(huán)保降噪和建筑聲學裝修工程，也可用于工礦企業(yè)高噪聲機房、卡拉0K房等及建筑物的 天花板、墻板作為吸聲隔熱材料等。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明進 行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，但并不用于限定本發(fā) 明。
[0018] 本發(fā)明中陶瓷泥料購買自景德鎮(zhèn)市玉源陶瓷有限公司。
[0019] 實施例1 : 一種泡沫陶瓷，它是利用前驅(qū)體浸漬漿料制成的，前驅(qū)體為海綿，漿料 主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料、六偏磷酸鈉、水玻璃、水，其中，陶瓷泥料 70%，六偏磷酸鈉的重量為陶瓷泥料重量的0. 6%、水玻璃的重量為陶瓷泥料重量的0. 4%，余 量為水。
[0020] 上述泡沫陶瓷制備方法為：將孔徑為40ppi的海綿按需要的尺寸切割后在溫度 50°C時的濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡2小時，取出洗凈晾干后在質(zhì)量濃度為2%的羧 甲基纖維素鈉溶液中浸泡1小時，擠干取出后晾干。將陶瓷泥料按70 %與水混合，再加入 六偏磷酸鈉、水玻璃，球磨3小時，過200目篩制得漿料。將經(jīng)過羧甲基纖維素鈉溶液浸泡 晾干后的海綿浸漬在漿料中，反復揉搓充分吸漿，用對輥間距為海綿厚度〇. 25倍的大小排 出多余漿料，得到泡沫陶瓷坯體。坯體2(T30°C下涼5小時后，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件 下烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時l〇°C升溫至80°C后保溫得到干坯，坯體的干燥 收縮量應(yīng)少于10% ;干坯按照8°C /min的升溫速度升至180°C，然后按1~2°C /min的升溫速 度再升至600°C，再以5°C /min升至120(Tl260°C，保溫1小時，最終獲得孔隙率為76%，容 重為0. 5g/cm3的泡沫陶瓷材料，材料強度為2. 5 MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0. 7 (有 空腔)。
[0021] 實施例2 :-種泡沫陶瓷，它是利用前驅(qū)體浸漬漿料制成的，前驅(qū)體為海綿，漿料 主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料、三聚磷酸鈉、水玻璃、甲基纖維素、水，其中， 陶瓷泥料73%、三聚磷酸鈉的重量為陶瓷泥料重量的0. 4%、水玻璃的重量為陶瓷泥料重量 的1. 3%，甲基纖維素的重量為陶瓷泥料重量的1. 5% ;余量為水。
[0022] 上述泡沫陶瓷制備方法為：將孔徑為60ppi的海綿按需要的尺寸切割后在溫度為 50°C，濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡2小時，取出洗凈晾干。將陶瓷泥料按比例與水混 合，然后加入甲基纖維素、三聚磷酸鈉及水玻璃，球磨3小時，過200目篩制得漿料。將海 綿浸漬在漿料中，反復揉搓充分吸漿，用對輥間距為海綿厚度0. 3倍的大小排出多余漿料， 得到泡沫陶瓷坯體。坯體20-30°C下涼5小時后，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件下烘干或紅 外干燥，控制干燥速度按每小時l〇°C升溫至80°C后保溫得到干坯，坯體的干燥收縮量應(yīng)少 于10% ;干坯按照8°C /min的升溫速度升至180°C，然后按1~2°C /min的升溫速度再升至 600°C，再以5°C /min升至120(Tl260°C，保溫1小時，最終獲得孔隙率為70%，容重為0. 8g/ cm3的泡沫陶瓷材料，材料強度為4 MPa。，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.64 (有空腔)。
[0023] 實施例：3 :-種泡沫陶瓷，它是利用前驅(qū)體浸漬漿料制成的，前驅(qū)體為海綿，漿料 主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料、三聚磷酸鈉、磷酸二氫鋁、甲基纖維素、水， 其中，陶瓷泥料73%、三聚磷酸鈉的重量為陶瓷泥料重量的0. 4%、磷酸二氫鋁的重量為陶瓷 泥料重量的〇. 5%，甲基纖維素的重量為陶瓷泥料重量的1. 5% ;余量為水。
[0024] 上述泡沫陶瓷制備方法為：將孔徑為50ppi的海綿按需要的尺寸切割后在溫度為 50°C，濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡3小時，取出洗凈晾干。將陶瓷泥料按比例與水 混合，加入甲基纖維素、三聚磷酸鈉及磷酸二氫鋁，球磨2小時，過200目篩制得漿料。將 海綿浸漬在漿料中，反復揉搓充分吸漿，用對輥間距為海綿厚度0.28倍的大小排出多余漿 料，得到泡沫陶瓷坯體。坯體20-30°C下涼5小時后，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件下烘干或 紅外干燥，控制干燥速度按每小時l〇°C升溫至80°C后保溫得到干坯，坯體的干燥收縮量應(yīng) 少于10% ;干坯按照8°C /min的升溫速度升至180°C，然后按1~2°C /min的升溫速度再升至 600°C，再以5°C /min升至120(Tl260°C，保溫1小時，最終獲得孔隙率為73%，容重為0. 6 g/cm3的泡沫陶瓷材料，材料強度為3. 5 MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0. 72 (有空腔)。
[0025] 實施例4 :與實施例1基本相同，所不同的是，陶瓷泥料74%，六偏磷酸鈉的重量為 陶瓷泥料重量的0. 6%、水玻璃的重量為陶瓷泥料重量的2%，余量為水。
[0026] 所采用的堿液為溫度為50°C時的濃度1. 5mol/L的NaOH溶液；羧甲基纖維素鈉溶 液的質(zhì)量濃度為1%。
[0027] 將經(jīng)堿液浸泡后的海綿取出洗凈晾干后在質(zhì)量濃度為1%的羧甲基纖維素鈉溶液 中浸泡2小時，擠干取出后晾干。
[0028] 實施例5 :與實施例1基本相同，所不同的是，所采用的堿液為溫度為50°C時的濃 度2mol/L的NaOH溶液；羧甲基纖維素鈉溶液的質(zhì)量濃度為3%。
[0029] 實施例6 :與實施例2基本相同，所不同的是，甲基纖維素的重量為陶瓷泥料重量 的1%。
[0030] 實施例7 :與實施例2基本相同，所不同的是，甲基纖維素的重量為陶瓷泥料重量 的 3. 0%。
[0031] 上述工藝中，可通過改變海綿孔徑、漿料的固相含量、高溫粘結(jié)劑的加入量、對輥 間距、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間，實現(xiàn)對泡沫陶瓷材料強度、孔隙率、吸聲性能的控制。
【權(quán)利要求】
1. 一種泡沫陶瓷，其特征在于，利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為海 綿，漿料主要由如下重量百分比的原料制成：陶瓷泥料70-74%、余量為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，還包括分散劑和高溫粘結(jié)劑，所述分 散劑的重量為陶瓷泥料重量的〇. 4-0. 6%、高溫粘結(jié)劑的重量為陶瓷泥料重量的0. 4-2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述分散劑為六偏磷酸鈉或三聚磷 酸鈉；所述高溫粘結(jié)劑為水玻璃或磷酸二氫鋁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，還包括低溫粘結(jié)劑，低溫粘結(jié)劑的 重量為陶瓷泥料重量的廣3%。
5. 權(quán)利要求1所述泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 1) 前驅(qū)體的選擇、預處理：選用海綿為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度50°C時濃 度為1. 5-3mol/L的堿液中浸泡2~3小時，取出洗凈晾干； 2) 漿料的制備：將陶瓷泥料按上述比例與水混合，然后再加入重量為陶瓷泥料重量的 0. Γ0. 6%的分散劑及重量為陶瓷泥料重量的0. 4~2%的高溫粘結(jié)劑，研磨2~3小時，過篩制 得菜料； 3) 制坯：將步驟1)處理后的海綿浸漬在漿料中，反復揉搓充分吸漿，用對輥排出多余 漿料，得到泡沫陶瓷坯體； 4) 烘干：將步驟3)制得的泡沫陶瓷坯體在2(T30°C下涼4-5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的 溫度條件下烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時l〇°C升溫至80°C后保溫，坯體的干燥 收縮量應(yīng)少于10% ; 5) 燒制：將步驟4)干燥后的陶瓷坯體在燒成爐中加熱至120(Γ1260?燒結(jié)，保溫1小 時，自然降溫至常溫后得到泡沫陶瓷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中海綿的孔 徑為40-60ppi，材料為聚氨酯，軟質(zhì)海綿。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中將洗凈晾 干后海綿在羧甲基纖維素鈉溶液中浸泡Γ2小時，擠干取出后晾干，其中羧甲基纖維素鈉 溶液的質(zhì)量濃度為1~3%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中再加入低 溫粘結(jié)劑研磨。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中對輥排出 多余漿料，輥間距為海綿厚度的〇. 24、. 3倍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中在燒成 爐中先以5~8°C /min的速度升溫至180°C，再以1~2°C /min的速度升溫升至600°C，最后以 5°C /min 的速度升溫至 120(Tl260°C。
【文檔編號】C04B38/06GK104193396SQ201410414069
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】楊志峰, 馬成良, 陳春華, 王士維, 劉少華, 羅杰, 顧誠 申請人:江蘇南瓷絕緣子股份有限公司