[发明专利]一种利用水性聚氨酯增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法

说明书

本发明提出了一种利用水性聚氨酯增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法，该方法包括如下步骤：将陶瓷浆料球磨，加入表面活性剂、水性聚氨酯和铝溶胶，对浆料进行高速机械搅拌发泡得到颗粒稳定泡沫，将所得稳定泡沫自然干燥，高温烧结得到超轻质泡沫陶瓷。本方法所得的超轻泡沫陶瓷坯体气孔率为90～98％，干燥陶瓷坯体强度可达0.3～1.0MPa，具有很好的可加工性，可满足工业生产要求，操作工艺简单，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷制备技术领域，具体涉及一种利用水性聚氨酯增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法。

背景技术

泡沫陶瓷的制备方法有直接发泡法、颗粒堆积法、有机泡沫浸渍法、添加造孔剂法、凝胶注模法等，与其他方法相比浆料直接发泡法更易于制备超轻质泡沫陶瓷。其中颗粒稳定泡沫法是采用两亲性分子修饰氧化物颗粒表面，进而使颗粒吸附在气液界面，从而获得稳定泡沫浆料的方法。该方法无需附加凝胶等方法辅助其固化，工艺简单，所得泡沫浆料稳定性好，可以制备具有高气孔率的超轻泡沫陶瓷，得到越来越多的关注。

公开号CN104016703专利提出了一种制备超轻泡沫陶瓷的颗粒稳定泡沫法，其制备过程是直接将陶瓷浆料与长链表面活性剂混合，搅拌后得到稳定泡沫浆料，干燥后经烧结可得到超轻泡沫陶瓷。但该方法干燥后的泡沫坯体仅靠陶瓷颗粒之间的范德华引力保持完整，强度极低易破碎，不易移动和加工，难以满足工业化生产需求。欲采用该方法实现超轻质泡沫陶瓷的大规模工业化生产，提高其干燥泡沫陶瓷坯体的强度是至关重要的。公开号CN107010964专利提出了一种利用聚乙烯醇冷冻解冻形成微晶对超轻陶瓷泡沫坯体增强的方法，所得坯体强度相比不采用增强手段而言具有明显提高，但该方法制备过程中需将发泡后的泡沫浆料进行冷冻解冻多次，工序较复杂，生产周期长。

发明内容

针对上述背景技术以及存在的问题，本发明以常用的氧化铝为粉体原料，提出一种工艺简单的增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法。本方法的特征是通过向陶瓷浆料中加入水性聚氨酯和铝溶胶，机械搅拌得到稳定陶瓷泡沫浆料，自然干燥后即可得到较高强度的泡沫陶瓷坯体。该方法避免了复杂的冷冻解冻过程，工艺简单，成本较低，所得泡沫陶瓷坯体具有良好的加工性能，为超轻泡沫陶瓷的工业化生产提供了基础。

本发明采用技术路线如下：一种利用水性聚氨酯增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法，包括以下步骤：(1)将陶瓷浆料进行球磨。(2)球磨后的浆料中加入表面活性剂、水性聚氨酯和铝溶胶。(3)对浆料进行机械搅拌发泡得到颗粒稳定泡沫。(4)将发泡后所制备得到的泡沫进行自然干燥、烧结。

步骤(1)中所述陶瓷浆料的质量分数为15～60％，所述陶瓷浆料含有氧化铝粉体、氧化锆粉体、蓝晶石粉体，或其任意混合物。

步骤(2)中加入的表面活性剂、水性聚氨酯和铝溶胶分别占浆料的质量分数为：0.01～1.00wt％；0.01～3.00wt％；0.10～30.00wt％。

步骤(2)中所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸中的一种或两种的混合物。

步骤(2)中所述水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，固含量为20～80wt％。

步骤(2)中所述铝溶胶为酸性铝溶胶，固含量为10～40wt％。

步骤(3)中，所述机械搅拌的转速为1500-2000rmp。

步骤(4)中，所述干燥是在空气中自然干燥24小时，所述烧结的温度是1400～1600℃。

通过上述方法制备的泡沫陶瓷坯体，其气孔率为90～98％；其强度可达0.3～1.0MPa。