[发明专利]一种改性钛酸钡泡沫陶瓷材料的制备方法及其所得材料

说明书

本发明公开了一种改性钛酸钡泡沫陶瓷材料的制备方法及其所得材料，属于陶瓷材料技术领域，包括按质量百分比称取各原辅料，并将其混合研磨，研磨后过滤处理得到混合原料，将混合原料与聚乙烯醇水溶液研磨搅拌，往浆料里加入羟己基纤维素水溶液，再次进行搅拌研磨，最后往浆料里添加聚乙烯亚胺水溶液，最终得到混合浆料，将预处理的聚苯乙烯浸渍在混合浆料中，进行放置挂浆处理，挤压排除多余的浆料后，进行干燥处理，重复多次，最后装入发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热完成后进行退火、冷却、脱模、切割处理，最终得到泡沫陶瓷材料，本发明能制成有着良好的导电性和抗压强度的泡沫陶瓷材料。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体地说，涉及一种改性钛酸钡泡沫陶瓷材料的制备方法及其所得材料。

背景技术

泡沫陶瓷是一种经特殊工艺制作而成的具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔的新型多孔陶瓷材料，比较成熟的泡沫陶瓷制备工艺有发泡工艺、添加造孔剂工艺及有机泡沫浸渍法等，鉴于泡沫陶瓷所具有的高化学稳定性、高强度、耐高温、抗热震、低密度、高气孔率、大比表面积等诸多优点，因此其广泛应用于制备汽车尾气装置、节能隔热材料、工业污水处理、化学催化剂载体、生物材料等领域。

其中钛酸钡具有优异的机械强度、高介电常数、低介电损耗，是制备高介电、铁电、压电等材料的理想材料，人们将钛酸钡与不同聚合物复合，制得了多种高介电常数钛酸钡泡沫陶瓷，然而，大量研究发现，钛酸钡泡沫陶瓷与聚合物复合后，介电常数显著降低，导电性能明显下降，同时使得陶瓷材料的抗压强度降低，难以制得高质量的陶瓷材料。

发明内容

针对现有钛酸钡泡沫陶瓷导电性能不足，抗压强度不够的问题，本发明提供一种改性钛酸钡泡沫陶瓷材料的制备方法及其所得材料。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种改性钛酸钡泡沫陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、按质量百分比称取各原辅料，并将其混合研磨，研磨后过滤处理得到混合原料；

步骤2、按质量计，将步骤1得到的混合原料与聚乙烯醇水溶液研磨搅拌，搅拌完成后，往浆料里加入羟己基纤维素水溶液，再次进行搅拌研磨，搅拌完成后最后往浆料里添加聚乙烯亚胺水溶液，最终得到混合浆料；

步骤3、将预处理的聚苯乙烯浸渍在步骤2得到的混合浆料中，进行放置挂浆处理，挤压排除多余的浆料后，进行干燥处理，重复多次挂浆、干燥处理过程，将挂浆干燥后的浆料倒入马弗炉中，在400～500℃的温度下保温1.5～2h，进行有机物排除，最后装入发泡耐火材料模具；

步骤4、将发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热完成后进行退火、冷却、脱模、切割处理，最终得到泡沫陶瓷材料。

优选地，所述步骤1中各原辅料的质量百分比为：钛酸钡40～65％；氮化铝20～30％；二氧化锆10～30％；氧化镓3～5％；氮化硼5～10％；泡沫镍1～3％；碳酸钙2～3％。

为了使研磨充分，优选地，所述步骤1中混合研磨是将各原辅料加入研磨机中研磨10～15分钟，在75～90℃下混合均匀。

为了使混合原料之间可以更加紧密结合，优选地，所述步骤2中混合原料、聚乙烯醇水溶液、羟己基纤维素水溶液和聚乙烯亚胺水溶液的质量比为20∶8～20∶1～10∶3～12，其中聚乙烯醇水溶液浓度为1～10wt％，羟己基纤维素水溶液浓度为1～5wt％，聚乙烯亚胺水溶液浓度为2～5wt％。

为了让提高聚苯乙烯纯度，去除杂质，优选地，所述步骤3中聚苯乙烯的预处理流程如下：将规格为15～30PPI的聚苯乙烯浸泡在浓度为10～20wt％的氢氧化钠水溶液中，升温至60～80℃并保温3～5h后，取出聚苯乙烯，用去离子水洗涤、甩干，在常温下，将聚苯乙烯浸渍在浓度为2～5wt％的聚乙烯亚胺水溶液中，停留3～5h后，取出甩干，在温度50～75℃的条件下干燥，得到预处理的聚苯乙烯。