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多孔陶瓷傳統制備工藝研究 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-07-03 10:29:28 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/可巖)多孔陶瓷又被稱為微孔陶瓷、泡沫陶瓷,是一種由骨料、粘結劑和增孔劑等組分經過高溫燒成的新型陶瓷材料。多孔陶瓷內部均勻分布著相互貫通的微孔或孔洞。因此其具有孔隙率高、體積密度小、比表面積大及獨特的物理表面特性。加之陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕、高的化學穩定性和尺寸穩定性,使多孔陶瓷這一綠色材料可以在氣體液體過濾、凈化分離、化工催化載體、吸聲減震、高級保溫材料、生物醫用植入材料、特種墻體材料和傳感器材料等多方面得到廣泛應用。因此,多孔陶瓷引起了科技工作者的極大興趣并在世界范圍內掀起了新的研究高潮。
我國從20世紀80年代初開始研制多孔陶瓷。多孔陶瓷首要特征是其多孔特性,制備的關鍵和難點是 形成多孔結構。根據使用目的和對材料性能的要求不同,近年逐漸開發出許多不同的制備技術。其中應用比較成功,研究比較活躍的有:添加造孔劑工藝、顆粒堆積成型工藝、發泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、溶膠凝膠工藝等傳統制備工藝。
1.添加造孔劑工藝
該工藝通過在陶瓷配料中添加造孔劑,利用造孔劑在坯體中占據一定的空間,然后經過燒結,造孔劑離開基體而成氣孔來制備多孔陶瓷。雖然在普通的陶瓷工藝中,采用調整燒結溫度和時間的方法,可以控制燒結制品的氣孔率和強度。但對于多孔陶瓷燒結溫度太高會使部分氣孔封閉或消失,燒結溫度太低,則制品的強度低,無法兼顧氣孔率和強度,而采用添加造孔劑的方法則可以避免這種缺點,使燒結制品既具有高的氣孔率,又具有很好的強度。
2.顆粒堆積工藝
顆粒堆積工藝是在骨料中加入相同組分的微細顆粒,利用微細顆粒易于燒結的特點,在高溫狀況下產生液相,使骨料連接起來??讖降拇笮∨c骨料粒徑成正比,骨料粒徑越大,形成的多孔陶瓷平均孔徑就越大,呈線性關系。骨料顆粒尺寸越均勻,產生的氣孔分布也越均勻。另外添加劑的含量和種類以及燒成溫度對微孔體的分布和孔徑大小有直接的影響。
3.有機泡沫浸漬工藝
有機泡沫浸漬工藝是Schw artzw alder等在1963年發明的,其獨特之處在于它憑借有機泡沫體所具有的開孔三維網狀骨架的特殊結構,將制備好的料漿均勻地涂覆在有機泡沫網狀體上,干燥后燒掉有機泡沫體而獲得一種網眼多孔陶瓷。多孔體的尺寸主要取決于有機泡沫體的尺寸,與漿料在有機泡沫體上的涂覆厚度也有一定的關系。該工藝是制備高氣孔率( 70% ~ 90%% )多孔陶瓷的一種有效工藝,并且此類多孔陶瓷具有開孔三維網狀骨架結構。
4.發泡工藝
發泡工藝是在陶瓷組分中添加有機或無機化學物質。在處理期間形成揮發性氣體。產生泡沫,經干燥和燒成制成多孔陶瓷,包括網眼型和泡沫型2種。與泡沫浸漬工藝相比,發泡工藝更容易控制制品的形狀、成分和密度,并且可制備各種孔徑大小和形狀的多孔陶瓷,特別適于生產閉氣孔的陶瓷制品。
5.溶膠凝膠工藝
溶膠凝膠法主要用來制備微孔陶瓷材料,特別是微孔陶瓷薄膜。這種方法一般采用無機鹽或醇鹽作先驅體,先驅體水解得到溶膠,再在多孔載體上凝結成由M-O-M鍵構成的無機聚合物凝膠膜。溶膠凝膠工藝可以制備孔徑在納米級、氣孔分布均勻的多孔陶瓷薄膜,其最大的優越性在于可以方便地得到多種組成地復合膜,因此正成為無機分離膜制備領域工藝中最活躍地研究領域,引起了國內外眾多研究人員的重視。
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