[发明专利]一种氧化铝多孔材料的制备方法

说明书

本技术方案公开了一种氧化铝多孔材料的制备方法，其制备方法用磷酸镁溶胶对氧化铝粉体进行改性处理、并添加氧化锰微粉为烧结助剂，从而使氧化铝多孔材料的烧成温度降低至1200～1400℃，本发明所述的制备方法能使多孔材料在较宽的烧成温度范围获得良好的孔隙结构，并且采用本发明所述方法制备的氧化铝多孔材料具有优良的力学性能。

技术领域

本技术方案属于陶瓷材料技术领域，特别涉及一种氧化铝多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种具有大量贯通及非贯通三维多孔结构的陶瓷材料。除具备普通陶瓷的各种性能外，多孔陶瓷还具有较高的比表面积、良好的透过性和特殊的吸音降噪等性能，从而在净化过滤、保温隔热、生物医疗、电子器件和能源化工等方面都有广泛的应用。

目前氧化铝多孔陶瓷的制备方法主要是颗粒堆积成孔工艺：颗粒堆积工艺是在骨料加入相同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温下液化，从而使骨料连接起来。骨料粒径越大，形成的多孔陶瓷平均孔径就越大，并呈线性关系。骨料颗粒尺寸约均匀，产生的气孔分布也越均匀，孔径分布也越小。并且可以采用调整烧结温度和时间的方法，控制制品的孔隙度和强度，但是烧结温度太高，会使部分气孔封闭或消失，烧结温度过低，则试样强度低。加入矿化剂或助熔剂可以明显降低氧化铝的烧成温度。这些烧成助剂或者具有较低的熔融温度，或者可以与氧化铝形成低温共熔物，或者通过固相扩散在氧化铝颗粒表面形成固溶物。常用的氧化铝烧结助剂包括含氧化硅和氧化铝的矿物和玻璃，以及氧化镁、氧化钙、氧化锰和二氧化钛等氧化物及其与其他化合物的复合物。以氧化锰、氧化铜和二氧化钛等氧化物组成的复合助剂，对氧化铝陶瓷表现出良好的低温烧结特性。例如，氧化锰–二氧化钛复合助剂可以使氧化铝在1250℃实现致密烧结。不过，在矿化剂或助熔剂的作用下，材料中的小粒径颗粒更容易长大，从而导致材料孔径分布变宽、孔隙率降低。因此，良好的烧成助剂应该既能降低多孔材料的烧成温度，又能优化材料的微孔结构。

发明内容

本技术方案提供一种氧化铝多孔材料制备方法，该制备方法能有效地控制氧化铝多孔材料的孔径大小和孔径分布，所述制备方法的烧成温度可低至1200℃，并且采用本技术方案所述方法制备的氧化铝多孔材料具有优秀的力学性能。

为实现上述目的，所用技术方案如下所述。

一种氧化铝多孔材料的制备方法，所述氧化铝多孔材料的制备工艺包括以下步骤：

(1)对氧化铝粉体进行颗粒改性处理：将氧化铝粉体放入球磨罐中，并向球磨罐中加入水和磷酸镁溶胶，球磨混合均匀后，然后将得到的氧化铝浆料在温度为80～90℃烘干，得到改性氧化铝粉体；

(2)配制氧化铝多孔材料骨料：向改性氧化铝粉体中加入氧化锰微粉，所述氧化锰微粉的重量为所述改性氧化铝粉体重量的0.1％～1％，并混合均匀，制得氧化铝多孔材料骨料，所述氧化锰微粉的平均粒径小于1μm；

(3)向所述氧化铝多孔材料骨料中，并按骨料重量百分比加入3～10％的纤维素粘结剂、2～8％的聚醇类增塑剂、0.5～4％的硬脂酸类分散剂、0.5～2％的pH调节剂、8～16％的水，用捏合机或练泥机混练均匀，陈腐24～48h，制得陶瓷泥料；

(4)用真空挤出机将步骤(3)中制得的陶瓷泥料挤出成型，并烘干得到陶瓷坯体；

(5)将步骤(4)制得的陶瓷坯体进行烧成，其烧成温度为1200～1400℃，制得所述氧化多孔材料。

进一步地，所述氧化铝粉体的粒径范围为1～40μm。

进一步地，所述氧化铝粉体与水的混合比例为体积比1∶(0.5～1.5)，磷酸镁溶胶与氧化铝粉体的体积比为(0.01～0.05)∶1。

进一步地，所述磷酸镁溶胶的制备方法为：将质量浓度20～50％的磷酸与氧化镁混合，搅拌，并加热至45～55℃，至形成透明溶胶后，停止加热和搅拌。