本發(fā)明涉及陶瓷及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫陶瓷是一種體積密度很小、開口氣孔率很高、具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型多孔陶瓷材料，具有抗熱震、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕及良好的機械強度和過濾性能等特點，可廣泛用于催化劑載體、過濾材料、熱交換材料、洗車尾氣凈化器、反應(yīng)塔及吸收塔的化工填料等。日本、德國及美國等工業(yè)發(fā)達國家早在20世紀70年代就已經(jīng)開始泡沫陶瓷的研制工作，并相繼在汽車尾氣、治金工業(yè)熔融金屬夾雜質(zhì)過濾及催化劑載體等方面獲得了應(yīng)用，獲得了非常好的效果。我國也在20世紀80年代中期開始了此項研究工作，先后有近幾十家科研單位采用多種制備工藝方法對泡沫陶瓷的制備進行了探索研究，研制泡沫陶瓷在高溫熔融金屬、汽車尾氣凈化等應(yīng)用領(lǐng)域達到了實用化技術(shù)水平。
泡沫陶瓷常見的制備方法有有機前驅(qū)體浸漬法、發(fā)泡反應(yīng)法和有機物填積燒失法。目前，最理想的制備方法是有機前驅(qū)體浸漬法，這一點已經(jīng)被許多研究所證實，用此種成型方法制備的泡沫陶瓷已在多個領(lǐng)域應(yīng)用，取得了較為明顯的效果。但是現(xiàn)有的前驅(qū)體浸漬法工藝存在一個明顯的缺陷，即制品的孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是孔徑取決于前驅(qū)體的孔隙結(jié)構(gòu)和孔徑大小，而目前所選用的有機泡沫的網(wǎng)眼尺寸是有限的，制約了所得泡沫陶瓷材料的孔徑和結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種泡沫陶瓷及其制備方法，為現(xiàn)有的泡沫陶瓷提供一種新的孔隙結(jié)構(gòu)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
本發(fā)明提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為蜜胺樹脂泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉40～60％、膨潤土3～5％、滑石粉1～3％、硼酸鹽3～5％、甲階酚醛樹脂1～3％、流化劑0.5～1.5％、消泡劑0.5～1.5％、絮凝劑0.5～1.5％，余量為水。
其中，優(yōu)選地，所述流化劑為天然坡縷石黏土、天然凹凸棒石粘土和羧甲基纖維素國中的任意一種或幾種
其中，優(yōu)選地，所述消泡劑為低分子醇或樹脂。
其中，優(yōu)選地，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本發(fā)明并提供一種泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度60～70℃時用濃度為1.5～3mol/L的堿液中浸泡2～3小時，然后在45～55℃下水解處理，浸泡3～4h，用水洗滌至中性，晾干；該漿料具有高的固相含量和粘著性，可以保證陶瓷漿料最大限度的附著在前驅(qū)體的絲網(wǎng)上。
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨4～6h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在20～30℃下晾4～5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以35～45℃/h緩慢升溫，然后在1350～1450℃保溫1～1.5h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。在500℃以下燒掉了三聚氰胺甲醛泡沫體，500℃以下溫度緩慢升溫，有效避免了坯體快速熔融而無法成型。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明蜜胺樹脂泡沫為前驅(qū)體，蜜胺樹脂泡沫屬于完全開孔型泡沫，其開孔率高達99.9％，具有親水性強、氣孔均勻、彈性高、拉伸強度大、氣孔率高等特點，且具有三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和較低的燒失溫度。以蜜胺樹脂泡沫為前驅(qū)體制得的泡沫陶瓷容重為0.5～0.7g/cm3，整體開孔率為75～85％，強度可達6～7MPa，性能穩(wěn)定，是一種理想的泡沫陶瓷吸聲材料。
本發(fā)明的泡沫陶瓷可用于高速公路、高速鐵路、輕軌等交通市政設(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(xué)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)保降噪工程，也可用于工礦企業(yè)高噪聲機房、卡拉OK房等建筑物的天花板、墻板作為吸聲隔熱材料等。
具體實施方式
下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
本實施例提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為三聚氰胺甲醛泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉50％、膨潤土4％、滑石粉2％、硼酸鹽4％、甲階酚醛樹脂2％、流化劑1.0％、消泡劑1％、絮凝劑1％，余量為水。
其中，所述流化劑為天然坡縷石黏土。
其中，所述消泡劑為低分子醇。
其中，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本實施例并提供了上述泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度65℃時用濃度為2.0mol/L的堿液中浸泡2.5小時，然后在50℃下水解處理，浸泡3.5h，用水洗滌至中性，晾干；
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨5h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在25℃下涼1.5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以40℃/h緩慢升溫，然后在1400℃保溫1.5h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。
本實施例制得的泡沫陶瓷孔隙率為81％，容重為0.55g/cm3，材料強度為6.5MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.8(有空腔)。
實施例2
本實施例提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為三聚氰胺甲醛泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉40％、膨潤土5％、滑石粉1％、硼酸鹽5％、甲階酚醛樹脂1％、流化劑1.5％、消泡劑0.5％、絮凝劑1.5％，余量為水。
其中，所述流化劑為天然凹凸棒石粘土。
其中，所述消泡劑為樹脂。
其中，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本實施例并提供了上述泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度60℃時用濃度為3mol/L的堿液中浸泡2小時，然后在55℃下水解處理，浸泡3h，用水洗滌至中性，晾干；
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨6h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在20℃下涼5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以35℃/h緩慢升溫，然后在1450℃保溫1h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。
本實施例制得的泡沫陶瓷孔隙率為75％，容重為0.7g/cm3，材料強度為7MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.72(有空腔)。
實施例3
本實施例提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為三聚氰胺甲醛泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉60％、膨潤土3％、滑石粉3％、硼酸鹽3％、甲階酚醛樹脂3％、流化劑0.5％、消泡劑1.5％、絮凝劑0.5％，余量為水。
其中，所述流化劑為羧甲基纖維素。
其中，所述消泡劑為樹脂。
其中，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本實施例并提供了上述泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度70℃時用濃度為1.5mol/L的堿液中浸泡3小時，然后在45℃下水解處理，浸泡4h，用水洗滌至中性，晾干；
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨4h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在30℃下涼4小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以45℃/h緩慢升溫，然后在1350℃保溫1h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。
本實施例制得的泡沫陶瓷孔隙率為85％，容重為0.5g/cm3，材料強度為6MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.75(有空腔)。
實施例4
本實施例提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為三聚氰胺甲醛泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉45％、膨潤土4.5％、滑石粉1.5％、硼酸鹽4.8％、甲階酚醛樹脂2.5％、流化劑1.2％、消泡劑0.8％、絮凝劑0.9％，余量為水。
其中，所述重量比為1:1流化劑為天然坡縷石黏土和羧甲基纖維素。
其中，所述消泡劑為低分樹脂。
其中，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本實施例并提供了上述泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度60℃時用濃度為3mol/L的堿液中浸泡3小時，然后在45℃下水解處理，浸泡3h，用水洗滌至中性，晾干；
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨6h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在25℃下涼4.5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以40℃/h緩慢升溫，然后在1420℃保溫1.2h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。
本實施例制得的泡沫陶瓷孔隙率為82％，容重為0.58g/cm3，材料強度為6.8MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.8(有空腔)。
實施例5
本實施例提供一種泡沫陶瓷，是利用前驅(qū)體浸漬漿料制備泡沫陶瓷，所述前驅(qū)體為三聚氰胺甲醛泡沫，漿料由如下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉55％、膨潤土3.5％、滑石粉2.3％、硼酸鹽3.8％、甲階酚醛樹脂2.4％、流化劑1.0％、消泡劑0.7％、絮凝劑1.3％，余量為水。
其中，所述流化劑為重量比為1:1:1的天然坡縷石黏土、天然凹凸棒石粘土和羧甲基纖維素。
其中，所述消泡劑為樹脂。
其中，所述絮凝劑為聚乙二醇。
本實施例并提供了上述泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
(1)前驅(qū)體預(yù)處理：選用三聚氰胺甲醛泡沫為前驅(qū)體，按需要的尺寸切割后在溫度68℃時用濃度為1.8mol/L的堿液中浸泡2.2小時，然后在48℃下水解處理，浸泡3.5h，用水洗滌至中性，晾干；
(2)漿料的制備：按比例稱漿料原料與水混合，研磨5h，過篩得漿料；
(3)制坯：將有機前驅(qū)體中的空氣排除后，將有機前驅(qū)體浸入漿料中，然后采用滾壓或離心方法將多余漿料除去，并反復(fù)揉搓均勻，使陶瓷顆粒分布均勻，防止堵孔；
(4)烘干：將步驟(3)制得的泡沫陶瓷坯體在25℃下涼4.5小時，坯體在溶劑揮發(fā)的溫度條件烘干或紅外干燥，控制干燥速度按每小時10℃升溫至80℃后保溫，坯體的干燥收縮量應(yīng)少于10％；
(5)燒結(jié)：將步驟(4)干燥后的陶瓷坯體放入燒成爐中，在500℃以下低溫階段，以42℃/h緩慢升溫，然后在1400℃保溫1.4h，自然冷卻至常溫后得到泡沫陶瓷。
本實施例制得的泡沫陶瓷孔隙率為82％，容重為0.52g/cm3，材料強度為6.3MPa，30mm厚產(chǎn)品的平均吸聲率為0.7(有空腔)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。