[发明专利]一种磷酸钙/沸石复合多孔材料及其制备方法

说明书

本发明属于多孔陶瓷材料技术领域，公开了一种磷酸钙/沸石复合多孔材料及其制备方法。所述磷酸钙/沸石复合多孔材料的成分包括磷酸钙、沸石，所述磷酸钙和沸石均匀交错分布，磷酸钙与沸石间形成起交联作用的CaAl₂Si₂O₈；整个材料内分布有若干孔隙；所述制备方法包括球磨、配料、压制和烧结。本发明提供的磷酸钙/沸石复合多孔材料兼具较高的孔隙率和强度，而且具有生物安全性，可用于液体雾化芯选材等方面。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷材料领域，具体涉及一种磷酸钙/沸石复合多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷材料是内部具有大量彼此相通，且与材料表面相贯通的孔道结构的陶瓷材料，应用价值极大，如高温过滤等。磷酸钙是动物骨骼或外壳的主要成分，属于生物陶瓷范畴，生物安全性高，且其具有一定的吸水能力，吸附性强，在用于制备多孔陶瓷材料方面具有很大的潜力，尤其是在用作高温液体雾化芯方面。

制作多孔陶瓷材料时，需要加入造孔剂。发明人在以磷酸钙作为原材料来制备多孔陶瓷材料时，遇到了一个两难的问题，即难以同时兼顾高孔隙率和高强度。为了实现高孔隙率，最直接的办法便是增加造孔剂的量，但采用该办法时，磷酸钙的含量就会相对降低，这就导致最后形成的磷酸钙骨架变得薄弱，经过实验测试，最后形成的多孔陶瓷材料强度很低。为了增加材料的强度，最直接的办法即是提高烧结温度，但是经过实验发现，当烧结温度升高，材料会严重收缩，从而导致孔隙率显著降低。

为此，发明人进行了各种研究、尝试、分析、实验，最后解决了上述两难的问题，得到了本发明的方案。

发明内容

本发明意在提供一种磷酸钙/沸石复合多孔材料及其制备方法，以解决现有磷酸钙多孔陶瓷材料难以兼顾高孔隙率和高强度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案一，一种磷酸钙/沸石复合多孔材料，其成分包括磷酸钙、沸石，所述磷酸钙和沸石均匀交错分布，磷酸钙与沸石间形成起交联作用的CaAl₂Si₂O₈；整个材料内分布有若干孔隙。

本技术方案的有益效果：磷酸钙本身具有生物安全性，将其作为本发明多孔材料的基材，使得整个多孔材料的使用安全性高。沸石具有独特的多孔结构，分子式为M_xO_y[Al_x+2ySi_n-(x+2y)O_2n]·mH₂O，通常用于离子交换剂、干燥剂、催化剂等，发明人尝试着将其与磷酸钙一起烧结，经过多番尝试、分析、调整、试验，发现最后形成的复合材料，不仅拥有较高的孔隙率，还拥有较高的强度。经过测试、分析得知，沸石加入后，一方面由于其自身具有多孔结构，可以减少造孔剂的加入，从而在保证有较高的孔隙率的同时，还可以避免强度的损失；另一方面，沸石的加入会促进烧结，使得磷酸钙和沸石在较低的温度下即可烧结成具有高强度的复合材料，过程中磷酸钙的钙离子和沸石反应会生成少量的CaAl₂Si₂O₈，起到磷酸钙与沸石之间交联的作用，进一步增大复合材料的强度。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案二，一种磷酸钙/沸石复合多孔材料的制备方法，依次包括以下步骤：

步骤1，取磷酸钙、造孔剂、沸石分别进行球磨后，过200-300目筛，得到备用粉末；

步骤2，取三种备用粉末进行配料，并加入硬脂酸，混合均匀得到混合料，其中磷酸钙与沸石的质量比为1:1-9:1，硬脂酸加入质量为磷酸钙、造孔剂、沸石总质量的5％～10％；

步骤3，将混合料进行压制成型，得到压坯，压力为2～5t，保压时间为4～10s；

步骤4，将压坯进行烧结，烧结温度为1150～1250℃，烧结时间为1～2h。