[发明专利]一种低热导率堇青石多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及到一种低热导率堇青石多孔陶瓷的制备方法。制备方法：将堇青石、莫来石、B₂O₃和造孔剂PMMA，按比例放入球磨机中球磨混合均匀，其中：堇青石与莫来石质量比为5:5及7:3之间，B₂O₃质量为堇青石与莫来石质量和的3％～10％，将得到的粉料烘干，造粒，压片，将得到的坯体排胶，排胶后的样品在1175～1250℃，保温煅烧0.5～4h，得到低热导率堇青石多孔陶瓷。该方法制备的低热导率堇青石多孔陶瓷具有显气孔率高、热导率低、保温性能好的特点。

技术领域

本发明属保温隔热陶瓷材料制备领域，具体涉及一种兼顾显气孔率及热导率的隔热多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

保温隔热陶瓷在工业上有很广泛的应用，一般隔热保温陶瓷是通过内部大量的闭口气孔降低材料的热导率，但是在一些特殊的条件下，隔热多孔陶瓷必须具有一定的开口气孔以满足其他的使用要求。或者换一个角度，一些以开口气孔为主的多孔陶瓷也需要一定的隔热性能，本专利目的不在于追求极高的气孔率或极低的热导率，而是同时具备这两种性能。

专利号为201410627847.2的发明专利公开了一种闭孔型多孔陶瓷氧化铝隔热陶瓷的制备方法，主要着重于开口气孔低于5％，热导率能达到0.1W/(mk)，使用温度能超过1400℃。

多孔陶瓷同时具有气相和固相，其热量传递包括气相和固相两个部分，热量传递有三种形式：热传导、热对流及热辐射，而热对流在气孔尺寸小于10mm时可以忽略，温度不是很高时热辐射也影响极小。因此热传导是本制品热量传递的主要方式。热传导在微观上是由晶格的振动来实现的，晶格振动的能量是量子化的，一般用声子来表述晶格振动中简谐振子的能量子，热量的传递可以描述为声子的转播，而多孔陶瓷中气孔以及孔壁能造成声子散射，并且气孔的热导率较低，因此气孔存在能降低热量传递。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低热导率堇青石多孔陶瓷的制备方法，该方法制备的堇青石多孔陶瓷烧结温度低，具有显气孔率高、热导率低、保温性能好的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种低热导率堇青石多孔陶瓷的制备方法，将堇青石、莫来石、B₂O₃和造孔剂PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，按比例放入球磨机中球磨混合均匀，其中：堇青石与莫来石质量比为5:5及7:3之间，B₂O₃质量为堇青石与莫来石质量和的3％～10％，将得到的粉料烘干，造粒，压片，将得到的坯体排胶，排胶后的样品在1175～1250℃，保温煅烧0.5～4h，得到低热导率堇青石多孔陶瓷。

按上述方案，所述堇青石、莫来石、B₂O₃、造孔剂的原始粒径在50±40μm之间。

按上述方案，所述的球磨时间为6h，烘干温度为100℃，时间为24h。

按上述方案，所述造粒时加入10％的粘接剂，压片时压力为10MPa，保压1min。

按上述方案，所述的粘接剂为聚乙烯醇。

按上述方案，所述的排胶温度为350℃、400℃、450℃保温1h，600℃保温2h。本发明优选采用上述递进升温制度排胶(350℃、400℃、450℃保温1h)，可降低PMMA分解氧化产生气体的排除速度，得到更佳的PMMA去除效果。若在更高的温度PMMA剧烈反应短时间排除大量气体，容易破坏陶瓷结构产生大量的微裂纹，极端情况下会导致样品出现宏观裂纹及其他权限。600℃对应加入聚乙烯醇排除温度，聚乙烯醇作为粘接剂加入体系，陶瓷粉末在烧结之前主要由聚乙烯醇粘结，若短时间快速排除聚乙烯醇，陶瓷颗粒之间会产生较大的应力，陶瓷尺寸会有较大变化，陶瓷颗粒的排列变化也会影响后续高温烧结。