多孔陶瓷材料的制备工艺.doc

（）成绩______多孔陶瓷材料的制备工艺材料化学专业2011级罗庆芬指导教师：周芸摘要:概述了多孔陶瓷的形成机理并详细介绍了多孔陶瓷的制备工艺具体阐述了各种方法的特点。关键词:多孔陶瓷；形成机理；制备工艺Abstract:thispapersummarizestheformationmechanismofporousceramicsandintroducesindetailthepreparationtechnologyofporousceramicsdetailedelaboratedthecharacteristicsofvariousmethods.Keywords:porousceramics;Theformationmechanism;Thepreparationprocess1引言陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。而多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料、经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料、具有耐高温高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点可以适用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、气体分布及电解隔膜等。2多孔陶瓷的空隙形成机理[1]多孔陶瓷就微孔结构形式可分为2种:闭气孔结构和开口气孔结构。闭气孔结构是指陶瓷材料内部微孔分布在连续的陶瓷基体中孔与孔之间相互分离而开口气孔结构又包括陶瓷材料内部孔与孔之间相互连通和一边开口另一边闭口形成不连通气孔2种。多孔陶瓷的孔隙结构通常是由颗粒堆积形成的空腔、坯体中加入的大量的可燃物或者可分解物形成的空隙、坯体形成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成型过程中引入的有机前躯体燃烧形成的孔隙等。一般将采用骨料颗粒堆积法和前躯体燃尽法均可以制得较高的开口气孔的多孔陶瓷制品而采用可燃物或分解物在坯体内部形成的气孔会有较大部分形成闭口气孔或半开口气孔采用机械发泡法形成的气孔基本上都是闭口气孔。作为用作过滤、布气等使用的多孔陶瓷材料来讲一般都希望具有较高的开口气孔率围绕这一目的目前国内外在制备高孔隙多孔陶瓷材料方面进行了较多的研究其中主要包括采用陶瓷纤维材料的纤维网状结构的多孔陶瓷材料和采用有机聚合物前躯体材料的泡沫陶瓷材料。3多孔陶瓷的制备方法多孔陶瓷是由美国于1978年首先研制成功的。我国从20世纪80年代初开始研制多孔陶瓷。目前已在有色金属合金、黑色合金以及气体净化催化剂载体等方面获得大量应用。根据使用目的和对材料性能的要求不同人们已经成功地开发出多种制造多孔陶瓷的方法。3.1挤压成形工艺工艺流程为:原料合成→混合练混→挤出成形→干燥→烧成→制品。在生产过程中核心工序是挤出成形同时挤出成形模具又是挤出成形的核心技术。工艺流程图如下所示：制品烧成干燥挤出成形混合练混原料合成3.2有机(聚合物)泡沫浸渍工艺[2]有机泡沫(聚合物)浸渍工艺是Schwartzwalder等于1963年发明的。该法是用有机泡沫浸渍陶瓷料浆干燥后在高温下烧掉有机泡沫载体而形成孔隙结构获得多孔陶瓷的一种方法。其独特之处在于它凭借了有机泡沫体所具有的开孔三维网状骨架的特殊结构将制备好的料浆均匀地涂覆在有机泡沫网状体上而烧掉有机泡沫后获得的孔隙是网眼型的。清华大学利用该方法制成了平均孔径200～300μm孔隙率在70%～80%的多孔羟基磷灰石。西安交通大学以羟基磷灰石粉、生物玻璃粉为料浆硅溶胶作溶剂和粘结剂羟甲基纤维素为流变剂制备出了孔径为450～500μm孔径均匀、孔隙相连通的多孔生物活性复相陶瓷。佳木斯大学采用该方法以羟基磷灰石掺加少量生物玻璃(26%)制备出了孔径200～400μm、孔隙率70%～80%、抗压强度2MPa左右的多孔羟基磷灰石陶瓷。该法极为重要的步骤是有机泡沫体浸渍浆料的成形。有机泡沫浸渍料浆后需除去多余浆料。在排除多余的浆料的同时又要保证浆料在网络孔壁上分布均匀减少堵孔。这是决定和优化最终制品结构均匀性和气孔率以及力学性能的关键环节。3.3溶胶一凝胶工艺[3]溶胶一凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料特别是微孔陶瓷薄膜。用铝醇盐水解制备多孔Al2O3薄膜用溶胶一凝胶法制备多孔SiO2材料。薛明俊等使用羟铝吐加人适当的造孔剂控制温度下分析了溶胶一凝胶法制备Al2O3多孔陶瓷的气孔率、气孔分布。用有机硅凝胶在惰性气氛下热分解的方法制取高比表