[发明专利]高气孔率三维网状尖晶石-堇青石多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高气孔率三维网状尖晶石‑堇青石多孔陶瓷及其制备方法，原料包括聚氨酯海绵模板、泡沫陶瓷原料、泡沫体；所述泡沫陶瓷原料按重量百分比，包括如下组分：镍冶金废渣10～20％、粉煤灰7～17％、高岭土5～10％、氧化铝8～13％、废玻璃粉5～10％、羧甲基纤维素0.5～2％、聚丙烯酸胺0.5～2％、水36～40％；所述泡沫体按重量百分比计，包括发泡剂1～2％、稳泡剂0.5～1％和水余量。本发明通过发泡剂与有机泡沫浸渍法复合造孔的方法制备高气孔率三维网状尖晶石‑堇青石多孔陶瓷，使在已有三维网状结构上利用发泡剂复合造孔，获得孔径细小均匀的多孔结构，提高了多孔陶瓷的气孔率。

技术领域

本发明涉及高气孔率陶瓷及其制备方法，特别是涉及一种高气孔率三维网状尖晶石-堇青石多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种具有三维网络结构的陶瓷制品，它不仅具有传统陶瓷的耐高温、耐腐蚀等性能，而且因其独特的孔结构具有密度低、质量轻、气孔率高和导热系数小等特点。由于其独特的性能，多孔陶瓷已经广泛应用于建筑、生物医学、电化学等。

多孔陶瓷的制备工艺很多，如发泡法，一般情况通过化学反应使样品制备过程中产生气体而发泡。另外还有溶胶凝胶法、添加造孔剂、有机泡沫浸渍法等，有机泡沫浸渍法因工艺简单，容易操作，得到大量推广，技术日益成熟，现在已经是制备开孔三维网状泡沫陶瓷最理想的办法。

目前提高多孔陶瓷的气孔率，较多在于复合发泡的方法，专利CN106146023A利用生物质原料稻壳、秸秆为造孔剂，添加三氧化三铁、碳酸钙、碳粉为发泡剂，制备泡沫陶瓷墙体，但其采用高温发泡方式，必定会导致气孔率难以控制，且气孔率较低。专利CN109761592A利用有机泡沫浸渍法和稻壳、无机碳、聚苯乙烯、淀粉中一种或多种复合发泡，制备泡沫陶瓷，由于造孔剂平均粒径＜10μm，在烧结过程中存在难以控制的收缩。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种气孔率高、具有尖晶石-堇青石复相结构的多孔陶瓷；本发明的第二目的是提供该多孔陶瓷的制备方法。

技术方案：本发明提供的高气孔率三维网状尖晶石-堇青石多孔陶瓷，该多孔陶瓷的原料包括聚氨酯海绵模板、泡沫陶瓷原料、泡沫体；所述泡沫陶瓷原料按重量百分比，包括如下组分：镍冶金废渣10～20％、粉煤灰7～17％、高岭土5～10％、氧化铝8～13％、废玻璃粉5～10％、羧甲基纤维素0.5～2％、聚丙烯酸胺0.5～2％、水36～40％；所述泡沫体按重量百分比计，包括发泡剂1～2％、稳泡剂0.5～1％和水余量。

进一步地，所述聚氨酯海绵模板的孔径大小为2.5～3mm。

进一步地，所述废玻璃粉的细度≥350目，废玻璃粉中Na₂O所占的重量百分比≥20％。利用废玻璃中Na₂O含量高，降低了尖晶石-堇青石相烧结温度，进一步促进尖晶石-堇青石复相的生成。

进一步地，所述镍冶金废渣的细度≥200目，镍合金废渣中MgSiO₃和Mg₂SiO₄的所占重量百分比之和≥85％。

进一步地，所述粉煤灰为二级粉煤灰，细度≥350目。

优选地，所述发泡剂为脂肪酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基醇聚氧乙烯硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠中的一种。

优选地，所述稳泡剂为羟乙基淀粉、聚丙烯酰胺、明胶、月桂酸单乙醇酰胺中的任一种。

本发明还提供了所述的高气孔率三维网状尖晶石-堇青石多孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

(1)对聚氨酯海绵模板进行预处理；

(2)将泡沫陶瓷原料混合得到陶瓷浆料，后将陶瓷浆料与泡沫体混合得到混合浆料；