[发明专利]一种纳米级多孔陶瓷用造孔剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种以天然有机材料为基材的纳米级多孔陶瓷用造孔剂及其制备方法和应用。

背景技术

多孔陶瓷的研究历史可以追溯到19世纪，是一类含有孔隙结构的陶瓷材料，具有孔隙率高、体密度小、比表面积发达等特性。常见的多孔陶瓷制备方法主要包括造孔剂法、颗粒堆积法、有机泡沫浸渍法、发泡法等[鞠银燕，宋士华，陈晓峰，多孔陶瓷的制备、应用及其研究进展，硅酸盐通报，2007.5]。其中造孔剂法操作简单而且可在保证陶瓷制品高气孔率的同时获得较好的强度，得到了广泛应用。目前多孔陶瓷用造孔剂可以分为两大类：

第一类是无机造孔剂，通过在特定温度下分解产生大量气体或者在陶瓷成型后用酸、碱等溶液浸出而获得孔隙。氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵等高温下可以分解的无机盐以及煤粉、木炭等均为该类造孔剂[赵根发，白洋，乔利杰，黄妃慧，以石墨为造孔剂制备堇青石多孔陶瓷材料，耐火材料，2014.4；况慧芸，孙国梁，矾土基合成莫来石质多孔陶瓷的研制，中国陶瓷工业，2010.3；Yang J. F., Zhang G. J., Ohji T. Fabrication of low-shrinkage, porous silicon nitride ceramics by addition of a small amount of carbon, Journal of the American Ceramic Society, 2001.7；刘涛，李月明，王竹梅，沈宗洋，洪燕，谢志翔，无机盐/石英基复合相变储能材料多孔陶瓷基体的制备，硅酸盐通报，2013.12；Yao A., Yu B. H., Yang K., Wang R. D. Fabrication and properties of mullite-alumina ceramic support，Rare Metal Materials and Engineering，2005.34；Dong G. X., Qi H., Xu N. P., Effect of active carbon doping on structure and property of porous alumina support，Journal of Chinese Ceramic Society，2012.40]。

第二类是有机造孔剂，可在高温烧结条件下被氧化从而形成孔隙。淀粉是常见的多孔陶瓷用有机造孔剂，不同尺寸的淀粉颗粒对多孔陶瓷孔径的大小和分布影响显著[郭兴忠，朱林，杨辉，郑志荣，高黎华，淀粉为造孔剂制备碳化硅多孔陶瓷，中国陶瓷工业，2013.1；马卫兵，轻质高强度高气孔率多孔陶瓷的制备方法，专利号：CN201210468567.2]。利用聚甲基丙烯酸作为造孔剂可制备出孔径可控的羟基磷灰石复相陶瓷[龚森蔚，江东亮，谭寿洪，孔径可控羟基磷灰石复相陶瓷中玻璃相的作用，材料导报，1998.4]。采用棉花纤维作为造孔剂可以获得气孔呈单向排列的多孔陶瓷[Zhang G. J., Jian F. Y., Tatsuki O. Fabrication of porous ceramics with unidirectionlly aligned continous pores. Journal of the American Ceramic Society，2001.6]。羧甲基纤维素钠可以用作碳化硅多孔陶瓷的造孔剂[尚俊玲，陈维平，刘诚，李元元，助烧剂和造孔剂对真空烧结SiC多孔陶瓷性能的影响，耐火材料，2006.6]。酵母粉也可以用来作为造孔剂制备碳化硅多孔陶瓷[迟伟光，江东亮，黄政仁，谭寿洪，碳化硅多孔陶瓷的制备及烧结研究，化学学报，2003.12]。

利用常规造孔剂制备多孔陶瓷操作相对简单，一般情况下成本不高，但是由于常规造孔剂颗粒过大，难以在陶瓷基体中分散均匀，导致利用其制备获得的多孔陶瓷孔隙分布均匀性差、尺寸较大，进而会导致多孔陶瓷强度、隔音以及隔热等多方面的性能指标产生较明显的下降。

发明内容