本發(fā)明屬于泡沫材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫鋁材料是一種新型功能材料，其發(fā)明已有了四十多年的歷史，它是金屬鋁基體中分散著無數(shù)氣泡的類似泡沫狀的超輕金屬材料，一般孔隙率為40-98％。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征。它密度小、高吸收沖擊能力強、耐高溫、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進行表面涂裝。
直至今日，國內(nèi)外已相繼研制出了生產(chǎn)泡沫鋁的方法，但基本上可分為兩種類型，一種是氣泡獨立存在，稱之為獨立氣泡型，也稱閉孔型；另外一種是氣泡呈連續(xù)狀態(tài)，稱之為連續(xù)氣泡型，也稱開孔型。其中閉孔型泡沫鋁材料所采用的生產(chǎn)工藝就是使氫化物在高溫鋁液中發(fā)泡，其降噪和過濾性能幾乎為零，雖具有一定的阻音效果，但其抗震減震及抗沖擊性能很差，原因一方面鑄造體內(nèi)泡與泡之間相互貫通的孔較少，再就是在生產(chǎn)過程中，氫化物難以攪拌均勻，造成所發(fā)出的泡體大中小極不均勻，泡體和泡體之間的聯(lián)合壁會產(chǎn)生球壁薄厚極不均勻的現(xiàn)象，甚至會在薄壁之處出現(xiàn)自然斷裂現(xiàn)象。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備條件溫和且產(chǎn)品性能好的閉孔泡沫鋁材料的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，將碎鋁屑放入水中，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，形成碎鋁屑沉淀液；
步驟2，將氯化鈣粉末和氯化鋁加入至沉淀液中攪拌均勻后通入氨氣進行曝氣反應(yīng)2-5h，直至無絮狀沉淀產(chǎn)生，得到混合懸濁液；
步驟3，將分散劑加入至混合懸濁液中攪拌均勻，然后加入水性樹脂進行二次攪拌，得到粘稠懸濁液；
步驟4，將粘稠懸濁液放入磨具中，采用液氮對其快速冷凍，放入馬弗爐中進行高溫燒結(jié)反應(yīng)3-6h，得到發(fā)泡鋁前體；
步驟5，將硅酸鋁放入無水乙醇中，攪拌均勻后將發(fā)泡鋁前體浸漬提拉，得到發(fā)泡鋁前體材料；
步驟6，將發(fā)泡體前體材料進行燒結(jié)反應(yīng)，冷卻后得到泡沫鋁材料。
所述泡沫鋁材料的制備配方如下：
碎鋁屑20-30份、發(fā)泡劑2-4份、氯化鈣11-15份、氯化鋁3-6份、分散劑2-5份、水性樹脂15-18份、硅酸鋁12-15份、無水乙醇20-30份。
所述發(fā)泡劑采用十二烷基硫酸鈉。
所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性樹脂采用有機硅樹脂。
步驟1中的攪拌速度為500-800r/min，采用十二烷基硫酸鈉作為發(fā)泡劑，不僅考慮其具有不錯的發(fā)泡效果，能夠在內(nèi)部形成發(fā)泡結(jié)構(gòu)，同時具有良好的表面活性性能，能夠在碎鋁屑表面形成良好的分散性能，保證懸濁液的形成。
步驟2中的氨氣的摩爾量是氯化鈣粉末和氯化鋁總量的3-5倍，所述曝氣反應(yīng)的氣體流速為10-20mL/min；采用曝氣方法不僅能夠?qū)睔庑纬砂彼c氯化鈣和氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氧化鋁，通過沉淀與碎屑鋁形成混合沉淀物，同時曝氣反應(yīng)具有不錯的混合攪拌作用，將沉淀、碎鋁屑與發(fā)泡劑充分混合。
步驟4中的液氮冷卻的壓力為2-4MPa，所述燒結(jié)溫度為500-700℃；通過高溫燒結(jié)的方式進行內(nèi)部發(fā)泡以及樹脂氧化反應(yīng)，形成內(nèi)外穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。
步驟5中的浸漬提拉速度為300-600mm/min，所述浸漬次數(shù)為10-35次，所述浸漬提拉的間隔為10-15min，所述步驟6中的燒結(jié)溫度為200-400℃；步驟5與步驟6在發(fā)泡鋁前體表面設(shè)置硅酸鋁材料，形成包覆結(jié)構(gòu)，同時在燒結(jié)后能夠表面形成硅酸鋁覆層，起到良好的封閉結(jié)構(gòu)，得到閉孔泡沫鋁材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點：
1）本發(fā)明操作條件簡便，反應(yīng)溫和，制備的過程中原料易得，減少了成本，且使得的制得的閉孔泡沫鋁材料保持原有的阻音效果的同時提高了其抗震減震及抗沖擊性能；
2）本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料成品率高，可進一步擴展其應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1：
一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，將碎鋁屑放入水中，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，形成碎鋁屑沉淀液；
步驟2，將氯化鈣粉末和氯化鋁加入至沉淀液中攪拌均勻后通入氨氣進行曝氣反應(yīng)2h，直至無絮狀沉淀產(chǎn)生，得到混合懸濁液；
步驟3，將分散劑加入至混合懸濁液中攪拌均勻，然后加入水性樹脂進行二次攪拌，得到粘稠懸濁液；
步驟4，將粘稠懸濁液放入磨具中，采用液氮對其快速冷凍，放入馬弗爐中進行高溫燒結(jié)反應(yīng)3h，得到發(fā)泡鋁前體；
步驟5，將硅酸鋁放入無水乙醇中，攪拌均勻后將發(fā)泡鋁前體浸漬提拉，得到發(fā)泡鋁前體材料；
步驟6，將發(fā)泡體前體材料進行燒結(jié)反應(yīng)，冷卻后得到泡沫鋁材料。
所述泡沫鋁材料的制備配方如下：
碎鋁屑20份、發(fā)泡劑2份、氯化鈣11份、氯化鋁3份、分散劑2份、水性樹脂15份、硅酸鋁12份、無水乙醇20份。
所述發(fā)泡劑采用十二烷基硫酸鈉。
所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性樹脂采用有機硅樹脂。
步驟1中的攪拌速度為500r/min。
步驟2中的氨氣的摩爾量是氯化鈣粉末和氯化鋁總量的3倍，所述曝氣反應(yīng)的氣體流速為10mL/min。
步驟4中的液氮冷卻的壓力為2MPa，所述燒結(jié)溫度為500℃。
步驟5中的浸漬提拉速度為300mm/min，所述浸漬次數(shù)為10次，所述浸漬提拉的間隔為10min，所述步驟6中的燒結(jié)溫度為200℃。
經(jīng)檢測，由于貼過厚度為1cm的閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的60dB降低到了44dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1.4倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
實施例2
一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，將碎鋁屑放入水中，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，形成碎鋁屑沉淀液；
步驟2，將氯化鈣粉末和氯化鋁加入至沉淀液中攪拌均勻后通入氨氣進行曝氣反應(yīng)5h，直至無絮狀沉淀產(chǎn)生，得到混合懸濁液；
步驟3，將分散劑加入至混合懸濁液中攪拌均勻，然后加入水性樹脂進行二次攪拌，得到粘稠懸濁液；
步驟4，將粘稠懸濁液放入磨具中，采用液氮對其快速冷凍，放入馬弗爐中進行高溫燒結(jié)反應(yīng)6h，得到發(fā)泡鋁前體；
步驟5，將硅酸鋁放入無水乙醇中，攪拌均勻后將發(fā)泡鋁前體浸漬提拉，得到發(fā)泡鋁前體材料；
步驟6，將發(fā)泡體前體材料進行燒結(jié)反應(yīng)，冷卻后得到泡沫鋁材料。
所述泡沫鋁材料的制備配方如下：
碎鋁屑30份、發(fā)泡劑2-4份、氯化鈣11-15份、氯化鋁3-6份、分散劑2-5份、水性樹脂18份、硅酸鋁15份、無水乙醇30份。
所述發(fā)泡劑采用十二烷基硫酸鈉。
所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性樹脂采用有機硅樹脂。
步驟1中的攪拌速度為800r/min。
步驟2中的氨氣的摩爾量是氯化鈣粉末和氯化鋁總量的5倍，所述曝氣反應(yīng)的氣體流速為20mL/min。
步驟4中的液氮冷卻的壓力為4MPa，所述燒結(jié)溫度為700℃。
步驟5中的浸漬提拉速度為600mm/min，所述浸漬次數(shù)為35次，所述浸漬提拉的間隔為10-15min，所述步驟6中的燒結(jié)溫度為400℃。
經(jīng)檢測，由于貼過厚度為1cm的閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的60dB降低到了40dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1.5倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
實施例3
一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，將碎鋁屑放入水中，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，形成碎鋁屑沉淀液；
步驟2，將氯化鈣粉末和氯化鋁加入至沉淀液中攪拌均勻后通入氨氣進行曝氣反應(yīng)4h，直至無絮狀沉淀產(chǎn)生，得到混合懸濁液；
步驟3，將分散劑加入至混合懸濁液中攪拌均勻，然后加入水性樹脂進行二次攪拌，得到粘稠懸濁液；
步驟4，將粘稠懸濁液放入磨具中，采用液氮對其快速冷凍，放入馬弗爐中進行高溫燒結(jié)反應(yīng)5h，得到發(fā)泡鋁前體；
步驟5，將硅酸鋁放入無水乙醇中，攪拌均勻后將發(fā)泡鋁前體浸漬提拉，得到發(fā)泡鋁前體材料；
步驟6，將發(fā)泡體前體材料進行燒結(jié)反應(yīng)，冷卻后得到泡沫鋁材料。
所述泡沫鋁材料的制備配方如下：
碎鋁屑25份、發(fā)泡劑3份、氯化鈣13份、氯化鋁5份、分散劑4份、水性樹脂16份、硅酸鋁14份、無水乙醇30份。
所述發(fā)泡劑采用十二烷基硫酸鈉。
所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述水性樹脂采用有機硅樹脂。
步驟1中的攪拌速度為700r/min。
步驟2中的氨氣的摩爾量是氯化鈣粉末和氯化鋁總量的4倍，所述曝氣反應(yīng)的氣體流速為15mL/min。
步驟4中的液氮冷卻的壓力為3MPa，所述燒結(jié)溫度為600℃。
步驟5中的浸漬提拉速度為400mm/min，所述浸漬次數(shù)為25次，所述浸漬提拉的間隔為11min，所述步驟6中的燒結(jié)溫度為350℃。
經(jīng)檢測，由于貼過厚度為1cm的閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的60dB降低到了35dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1.9倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。