本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微孔陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

微孔陶瓷是通過高溫?zé)桑诓牧铣尚闻c燒結(jié)過程中材料體內(nèi)形成大量彼此相通或閉合氣孔的新型陶瓷材料。它的發(fā)展始于十九世紀(jì)七十年代，初期僅作為細(xì)菌過濾材料使用，隨著控制材料的細(xì)孔結(jié)構(gòu)水平的不斷提高以及各種新材質(zhì)高性能多孔陶瓷材料的不斷出現(xiàn)，其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也在不斷擴(kuò)大。

微孔陶瓷具有熱導(dǎo)率低、介電常數(shù)低、體積密度小、比表面積高及耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高等獨(dú)特的物理化學(xué)性能，在氣液體過濾、凈化分離、化工催化載體、吸聲減震、高級保溫材料、生物植入材料、特種墻體材料及傳感器材料等多方面得到廣泛地應(yīng)用。

由于多孔陶瓷的共價(jià)鍵和復(fù)雜離子鍵的鍵合以及復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)而具有耐高溫、耐腐蝕及熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，當(dāng)流體流經(jīng)孔隙時(shí)，內(nèi)外表面會產(chǎn)生各種各樣的物理效應(yīng)(如毛細(xì)虹吸效應(yīng)等)。因而，多孔陶瓷材料可被用于固液分離、液體的過濾凈化、氣體的凈化以及化學(xué)反應(yīng)的催化劑載體等。目前，其應(yīng)用已遍及環(huán)保、化工、冶金、醫(yī)藥及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

公開號為cn102643106a的中國專利申請公開了一種抑菌微孔陶瓷及其制造方法，所述抑菌微孔陶瓷的微孔中有ago固體顆粒；微孔陶瓷的過濾精度為1微米～100微米，其具有親水特性；制造微孔陶瓷的主要原料包括硅藻土。該抑菌微孔陶瓷用于過濾飲用水，其具有很好的抑菌性能，且過濾阻力小、制造成本低。

公開號為cn104150949a的中國專利申請公開了一種微孔陶瓷，其特征在于，包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：二甲基亞砜50-75份，氧化銅3-5份，三氯甲烷15-45份，氧化硅1.8-7.9份，乙酰丙酮鈰15-20份，聚碳硅烷32-44份，瓷石45-61份，菱鎂礦25-47份，硅灰石3-4.8份，水鋁英石5-18份，二甲基苯胺11-15份，乙酰丙酮鉿5-11份，甲苯份26-49份，乙酰丙酮鐵10-19份，氧化銻5-9份。上述陶瓷屬于微孔范疇，適合做催化劑的載體，吸附分離材料等；工藝相對簡單，在一定程度上降低了成本，提升了應(yīng)用潛力。

目前本領(lǐng)域中需要對用于微孔陶瓷類的原料組成做進(jìn)一步改進(jìn)，以提高微孔陶瓷的各項(xiàng)性能參數(shù)和適用范圍，同時(shí)簡化生產(chǎn)工藝，降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微孔陶瓷，所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁60-85％；氧化鐵1-5％；氧化鉀0.1-0.4％；氧化鈣0.1-0.6％；氧化鎂0.1-0.3％；以及高嶺土10-38％。

在一個實(shí)施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁65-85％；氧化鐵1-3％；氧化鉀0.1-0.3％；氧化鈣0.2-0.4％；氧化鎂0.1-0.3％；以及高嶺土10-35％。

在一個實(shí)施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁75-82％；氧化鐵1.5-2％；氧化鉀0.18-0.24％；氧化鈣0.31-0.35％；氧化鎂0.1-0.2％；以及高嶺土10-25％。

在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁78％；氧化鐵1.66％；氧化鉀0.24％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土19.6％。

在另一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁82％；氧化鐵1.86％；氧化鉀0.21％；氧化鈣0.33％；氧化鎂0.2％；以及高嶺土15.4％。

本發(fā)明還提供了一種所述微孔陶瓷的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨12-24小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重5-8％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間3-6s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻埋入氧化鋁粉中，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度800-1000℃，保溫14-38小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1200-1450℃，燒結(jié)時(shí)間20-60小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

其中，所述有機(jī)粘合劑包括非水溶性聚合物、主填充劑、表面活性劑和/或增塑劑。所述非水溶性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯等；所述主填充劑包括石蠟(精制石蠟)、微晶石蠟、蜂蠟、萘等；所述表面活性劑包括硬脂酸、油酸、有機(jī)硅烷等；所述增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、巴西棕櫚蠟等。

在一個實(shí)施方案中，所述有機(jī)粘合劑包括精制石蠟10％、油酸5％、蜂蠟2％、巴西棕櫚蠟1％。另外，有機(jī)粘合劑的具體成分和含量也可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需求獲得，在此不作限制。

此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可在本發(fā)明微孔陶瓷組分的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要采用其它微孔陶瓷的制備方法，其工藝流程和各項(xiàng)參數(shù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，或者可以通過經(jīng)驗(yàn)或進(jìn)行試驗(yàn)獲得，在此不作限制。

本發(fā)明還涉及所述微孔陶瓷在采油作業(yè)、溶液過濾、生物酶載體或生物降解工藝中的用途。

本發(fā)明的微孔陶瓷其孔徑尺寸可以達(dá)到0.05-30μm，孔隙率60-95％，比重≤1.38g/ml，耐磨性強(qiáng)?？蓱?yīng)用于采油作業(yè)，化工類溶液過濾，各種飲料，啤酒過濾，發(fā)酵等，可以提高行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。還能作為生物酶載體使用，在有機(jī)污水的生物降解工藝中也發(fā)揮重要作用。同時(shí)制備方法相對簡單，成本低。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁78％；氧化鐵1.66％；氧化鉀0.24％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土19.6％。

該實(shí)施例微孔陶瓷制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨15小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重5％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間5s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫14小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1200℃，燒結(jié)時(shí)間45小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

產(chǎn)品孔徑尺寸達(dá)到0.1-20μm，孔隙率91％，比重1.21g/ml，耐磨性優(yōu)異。

實(shí)施例2

所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁82％；氧化鐵1.86％；氧化鉀0.21％；氧化鈣0.33％；氧化鎂0.2％；以及高嶺土15.4％。

該實(shí)施例微孔陶瓷制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨18小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重8％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間5s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫18小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1300℃，燒結(jié)時(shí)間30小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

產(chǎn)品孔徑尺寸達(dá)到0.15-22μm，孔隙率87％，比重1.26g/ml，耐磨性優(yōu)異。

實(shí)施例3

所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁75％；氧化鐵1.5％；氧化鉀0.2％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土22.8％。

該實(shí)施例微孔陶瓷制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨24小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重6％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間6s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度950℃，保溫30小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1400℃，燒結(jié)時(shí)間25小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

產(chǎn)品孔徑尺寸達(dá)到0.5-25μm，孔隙率75％，比重1.33g/ml，耐磨性優(yōu)良。

實(shí)施例4

所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁65％；氧化鐵3％；氧化鉀0.3％；氧化鈣0.4％；氧化鎂0.3％；以及高嶺土31％。

該實(shí)施例微孔陶瓷制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨12小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重6％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間3s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫20小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1250℃，燒結(jié)時(shí)間35小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

產(chǎn)品孔徑尺寸達(dá)到1-28μm，孔隙率69％，比重1.34g/ml，耐磨性良好。

實(shí)施例5

所述微孔陶瓷以重量百分比計(jì)包括以下原料組分：氧化鋁85％；氧化鐵1％；氧化鉀0.4％；氧化鈣0.3％；氧化鎂0.3％；以及高嶺土13％。

該實(shí)施例微孔陶瓷制備方法包括：

(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨24小時(shí)；

(2)添加上述原料組分總重8％的有機(jī)粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；

(3)將所述注射料投入注射成型機(jī)料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進(jìn)行壓制，保壓時(shí)間6s；

(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度1000℃，保溫14小時(shí)，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；

(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1300℃，燒結(jié)時(shí)間30小時(shí)，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。

產(chǎn)品孔徑尺寸達(dá)到1.2-30μm，孔隙率65％，比重1.36g/ml，耐磨性良好。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。