[发明专利]一种莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料的制备方法，利用可发泡的含漂珠/无机聚合物复合材料为前驱体，双氧水和漂珠在室温复合造孔方式，结合高温处理获得轻质多孔莫来石/白榴石陶瓷复合材料。本发明的制备过程为：1.无机聚合物激发溶液的制备；2.可发泡的含漂珠/无机聚合物复合浆料配置；3.固化；4.陶瓷转化。室温的发泡丰富了无机聚合物材料的三维网络结构，漂珠的加入丰富了其多级孔构成，克服了高强度高孔隙率三维多孔陶瓷复合材料制备困难的问题，实现了高强高孔隙率多孔陶瓷复合材料的大块低成本的制备，该材料可用于防火保温，吸附过滤，环境保护等领域。制备方法原料成本低廉，成型工艺简单，绿色环保，适于大规模生产。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷复合材料制备领域，涉及一种莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料的制备方法，尤其涉及到一种漂珠/泡沫无机聚合物复合材料为前驱体转化的多孔陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

众所周知，多孔陶瓷具有多孔结构，良好耐高温和化学稳定性等优点，在工业、化工、冶金等领域具有广阔的应用前景。开孔结构的多孔陶瓷在过滤分离、污水处理等领域有较好的应用，闭孔结构的多孔陶瓷在保温隔热、防火等领域也具有大的应用空间。常用的传统制备工艺主要有颗粒堆积、添加造孔剂、直接发泡和溶胶-凝胶等方法。随着时代的发展，陶瓷基复合材料展现出了一定优势，在制备方面，前驱体转化法被视作一种有效的方法，通过前驱体高温转化，可以获得具有纳米组织的陶瓷，组织均匀，性能优良。无机聚合物材料是一种低温制备的以硅铝氧为主的材料，不同的硅铝比成分又决定着其不同的结构。此外，近年来的研究表明，无机聚合物也可视作一种新型绿色前驱体，通过适当的高温处理可以获得特定组成与结构的陶瓷材料，机械性能同样良好。

而在多孔陶瓷制备的过程中，孔隙率和强度的变化存在相互制约的关系，提高孔隙率的同时，如何使其强度仍达到工程需要，则是需要解决的问题。漂珠是从粉煤灰中提取出的一种中空微球，它是电厂的副产物，对漂珠的再利用逐渐受到人们的重视。利用其特殊的中空结构，可以将其作为造孔剂制备多孔材料。

发明内容

本发明针对高孔隙率轻质高强多孔陶瓷的低成本绿色制备问题，提供了一种莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料的制备方法。利用可发泡的含漂珠/无机聚合物复合材料为前驱体的转化法，通过双氧水和漂复合造孔，结合后续高温处理，获得轻质莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料，陶瓷复合材料的制备工艺绿色无污染，工艺简单、操作便捷、适用范围广泛。获得的多孔陶瓷复合材料强度高，质量轻、孔隙可控，在建筑、保温、吸附、过滤等领域有应用潜能。本发明制备了一种莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料，提供了一莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料的制备方法，解决了上述问题。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明利用无机聚合物可作为陶瓷前驱体应用的特性，利用可发泡的含漂珠/无机聚合物复合材料为前驱体，结合发泡剂原位发泡与漂珠造孔二者优势结合，获得了轻质高强且孔隙可控的莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料，其特点在于：以活性矿物粉体、漂珠、碱激发溶液等为原料，结合发泡剂和漂珠协同造孔及无机聚合物可陶瓷化的特性优势，将室温漂珠/泡沫无机聚合物三维多孔结构直接转化为莫来石/白榴石多孔陶瓷复合材料。制备过程按照如下步骤进行：

步骤一、无机聚合物碱激发溶液的制备：将质量分数30-40％的硅溶胶与氢氧化钾按照摩尔比为1:1.5～3混合并磁力混合3-7天至混合均匀，得到无机聚合物碱激发溶液；

步骤二、可发泡的含漂珠/无机聚合物复合浆料配置：将活性矿物粉体加入步骤一所得的无机聚合物碱激发溶液中，满足其中硅铝比为2，加入去离子水调节料浆粘度为100mPa·s～500mPa·s之间，搅拌充分20-50分钟，获得硅铝比为2的无机聚合物浆料，再在其中加入漂珠，漂珠与矿物粉体质量比1-5:1，继续搅拌20-50分钟，加入双氧水和十二烷基硫酸钠，其中双氧水与活性矿物粉体质量比为1％-20％，十二烷基硫酸钠与活性矿物粉体质量比为0-10％，继续搅拌10分钟，获得可发泡的含漂珠/无机聚合物复合浆料；