[发明专利]一种具有网状孔壁氧化铝多孔陶瓷及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201811343820.5 申请日: 2018-11-13
公开(公告)号: CN109369157A 公开(公告)日: 2019-02-22
发明(设计)人: 杨金龙;刘静静;霍文龙;干科;张在娟;任博;王亚利;闫姝 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: C04B35/10 分类号: C04B35/10;C04B38/06
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 张文宝
地址: 10008*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 氧化铝多孔陶瓷 网状孔 制备 纳米碳 改性 高温烟气过滤 聚醚多元醇 纳米碳表面 氧化铝粉体 有机高分子 调节浆料 过滤效果 环境友好 机械搅拌 接枝改性 陶瓷浆料 异氰酸酯 烧结 发泡剂 接枝率 孔结构 连通性 陶瓷膜 稳泡剂 发泡 硅油 浆料 可控 排胶 催化剂 再生 应用
【说明书】:

本发明公开了一种网状孔壁氧化铝多孔陶瓷及其制备方法。所述方法包括以下步骤:先将纳米碳表面进行有机高分子接枝改性处理,得到接枝率为0.1~100wt%的改性纳米碳;将改性纳米碳与氧化铝粉体、聚醚多元醇、异氰酸酯和硅油稳泡剂混合获得固相含量为40~80wt%的陶瓷浆料;然后向浆料中加入0.1~0.5wt%的发泡剂和0.01~1.0wt%的催化剂,调节浆料NCO/‑OH(R),机械搅拌发泡,在400~800℃条件下排胶6~50h,而后在1400~1600℃进行烧结,即得网状孔壁氧化铝多孔陶瓷。本发明具有工艺简单和环境友好特点,所制备的网状孔壁氧化铝多孔陶瓷具有孔结构可控、气孔连通性高、强度高、过滤效果优良和再生率高的特性,可代替陶瓷膜在高温烟气过滤领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于高温烟气过滤技术领域,具体涉及一种高温烟气过滤用网状孔壁氧化铝多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来,随着我国燃煤工业的高速发展,电力、建材、冶金和化工等工业产生的高温含尘气体,严重污染了环境,不仅严重威胁着人类的健康,而且造成大量的热量损失,阻碍我国工业的可持续发展。因此,高温烟气的过滤净化显得尤为重要。

由于孔隙率高和高温性能优良,陶瓷膜被广泛用于高温含尘气体的净化。虽具有梯度孔结构,但陶瓷膜的气孔联通性较差(易发生堵塞)、过滤效率差(烟尘粒子仍可通过多孔膜层直达支撑体内部并在连通微孔颈部堆积)和易剥落(膜层和支撑体之间界面结合性差,且热膨胀系数不匹配,在热应力下易产生剥落损毁),故其应用范围受到一定的限制。相比于陶瓷膜,氧化铝多孔陶瓷具有更优异的性能,如高气孔率、强度高和抗酸碱剥落,在高温烟气过滤领域具有很大的应用前景。

目前,氧化铝多孔陶瓷的制备方法主要有燃尽物加入法、有机泡沫体浸渍和冷冻干燥法等,但所制备的多孔陶瓷均存在孔隙率低、孔结构不可控和气孔贯通性差等缺点。如专利“高强、高抗热稳定性Al2O3多孔陶瓷的制备方法”(CN1629102A)公开了以木炭粉为造孔剂制备氧化铝多孔陶瓷的方法,但制备的多孔陶瓷气孔率仅为41%,且制品平均孔径仅为5μm,导致其过滤效率较低。专利“一种高温烟气过滤用定向贯通多孔陶瓷及其制备方法”(CN104402411A)公开了采用冷冻干燥法制备孔径沿开口端至封闭端呈梯度变化的定向贯通氧化铝多孔陶瓷。该方法的主要缺点体现在:(1)微孔仅存在于封闭端,与开口端的大尺寸孔道仅为简单叠加形成梯度孔结构,导致材料的贯通性不佳,且材料再生性较差;(2)该方法采用冷冻干燥法成型,工艺复杂,成本较高且孔结构不可控。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种孔结构可控、工艺简单和成本低的网状孔壁氧化铝多孔陶瓷的制备方法,用该方法制备的网状孔壁氧化铝多孔陶瓷孔结构可控、气孔贯通性好、过滤效率高和应用前景良好。

为实现上述目的,本发明采用技术方案如下。

一种网状孔壁氧化铝多孔陶瓷制备方法,包括以下步骤:

1)将纳米碳表面进行有机高分子接枝改性处理,得到接枝率为0.1~100wt%的改性纳米碳;

2)将氧化铝粉体、聚醚多元醇、异氰酸酯、硅油稳泡剂与步骤1)中所述的改性纳米碳机械搅拌混合3~30min,制备得到固相含量为40~80wt%的陶瓷浆料;

3)将步骤2)所述的陶瓷浆料调节R(NCO/-OH)值,加入所述浆料总量0.1~0.5wt%的发泡剂和0.01~1.0wt%的催化剂,得到混合浆料;

4)将步骤3)所述的混合浆料在搅拌速率500~2000rpm条件下机械搅拌2~10min进行发泡,得到陶瓷生坯;

5)将步骤4)所述的陶瓷生坯置于排胶炉中,在400~800℃条件下进行排胶6~50h,最后在1400~1600℃条件下保温2~5h,即得网状孔壁氧化铝多孔陶瓷。

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