[发明专利]一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法

说明书

本发明属于多孔陶瓷领域，具体涉及一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法。原料及质量百分比为：11～32％的ρ‑Al₂O₃粉末、13～36％的高岭土或锆英石粉末、33～75％的莫来石纤维。取ρ‑Al₂O₃、高岭土或锆英石粉末，加入一定量的去离子水，机械搅拌并进行超声波振荡，获得稳定均匀的陶瓷浆料；随后将莫来石纤维均匀加入陶瓷浆料中，继续搅拌、振荡，获得凝胶型陶瓷‑纤维浆料；然后于常温下注模成型、固化，将成型后的素坯于恒温干燥箱中干燥，脱模后置于高温炉中，于空气气氛下烧结，获得莫来石结合或ZrO₂‑莫来石结合的莫来石纤维基多孔陶瓷。本发明工艺简单易行，对环境友好，所制备的莫来石纤维基多孔陶瓷气孔率高、热导率低且强度较高。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷领域，具体涉及一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法。

背景技术

莫来石纤维基多孔陶瓷因其具有良好的热稳定性能、较低的热导率和热膨胀系数、优良的机械强度及优异的化学稳定性，且其成本较低廉，而被广泛应用于高温窑炉的保温耐火材料、化学催化剂载体、高温烟气过滤器及油水分离陶瓷载体等领域。目前莫来石纤维基多孔陶瓷多采用凝胶注模工艺制备，这是由于凝胶注模法所制备的多孔陶瓷具有坯体均匀、孔结构合理、可获得近终形尺寸的复杂元件等优点。

然而，目前所采用的凝胶注模制备多孔陶瓷的工艺，需在陶瓷浆料中加入大量的有机单体和交联剂，同时加入引发剂和催化剂，使料浆中的有机单体发生原位聚合反应并凝固而形成陶瓷坯体。在现有的凝胶注模制备多孔陶瓷的技术中，专利CN103922748A公开一种多孔氮化硅陶瓷的制备方法，其采用丙烯酰胺为有机单体，亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵和四甲基乙二胺分别为引发剂和催化剂；专利CN106554206A提供的一种钇稳定氧化锆多孔陶瓷的凝胶注模成型方法，亦采用丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺及叔丁醇分别为有机单体、交联剂和溶剂；而专利CN107500781A公开的一种多孔陶瓷的制备方法，采用的凝胶体系包括聚丙烯酰胺凝胶体系、多胺-环氧树脂凝胶体系及水溶性顺丁烯类聚合物凝胶体系。

在上述已有技术中，凝胶体系所采用的有机单体均有不同程度的毒性，对人类神经系统能产生不可逆转的损害；同时凝胶体系中大量有机物的使用，不仅提高生产成本，且其在脱脂和烧结过程中将释放大量对环境有害的气体。因此，发明一种对环境友好，且不使用任何有机物的环保型凝胶注模工艺制备莫来石纤维基多孔陶瓷，是该多孔陶瓷制备领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是克服目前凝胶注模法制备莫来石纤维基多孔陶瓷工艺中存在的劣势和缺点，提供一种工艺简单易行、适合于工业大规模生产且环境友好的环保型凝胶注模工艺制备莫来石纤维基多孔陶瓷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法，按质量百分比计，原料采用11～32％的ρ-Al₂O₃粉末、13～36％的高岭土或锆英石粉末、33～75％的莫来石纤维；首先将ρ-Al₂O₃粉末、高岭土或锆英石粉末混合配料后，加入去离子水，机械搅拌并超声波振荡4～6分钟后，获得稳定均匀的陶瓷浆料；然后均匀加入莫来石纤维并继续搅拌振荡25～35分钟，所获得的凝胶型陶瓷-纤维浆料于常温下注模成型后固化；再将成型素坯在65～75℃下干燥48～96小时后，于1400～1600℃下烧结1～6小时，获得莫来石结合或ZrO₂-莫来石结合的莫来石纤维基多孔陶瓷。

所述的环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法，去离子水的添加量为原料总质量的100～200％。