硅藻土基多孔陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2020-05-07 11:20

【摘要】：多孔陶瓷是一种以气孔为主相的无机功能材料,具有高气孔率、比表面积大、耐高温、抗腐蚀、隔热性好、孔结构分布均匀、使用寿命长等优点,所以多孔陶瓷常作为过滤、分离、吸音、隔热、载体和敏感元件等材料广泛应用于环保、化工、冶金、能源和生物工程等领域。多孔陶瓷的众多优点和应用,引起了材料科学工作者的高度关注,他们积极探索,希望研究出绿色环保、成本低的多孔陶瓷制备方法。硅藻土是一种由古代硅藻类生物残骸在水底沉积形成的硅质沉积岩,是一种非常重要的非金属矿产。我国已探明的硅藻土储量居世界第二,目前我国已在14个省市自治区发现70余处硅藻土矿,查明的资源储量约为4.84亿吨,远景储量达20亿吨。硅藻土的化学成分主要是无定型的SiO_2,并含有少量的Al_2O_3、Fe_2O_3、P_2O_5、CaO、MgO和有机质,并且来源广泛,价格低廉。本文以硅藻土为主要原料,采用有机泡沫浸渍法和添加造孔剂法制备出两种不同类型的多孔陶瓷,并研究了每个工艺步骤对多孔陶瓷性能的影响,其中工艺步骤主要有:有机泡沫的预处理,PVA溶液的溶度,浆料固含量,分散剂的添加量、陶瓷原料配比、烧结温度等。首先,采用不同浓度的NaOH溶液对有机泡沫预处理不同时间,发现挂浆效果与NaOH溶液和处理时间都成正比,但是当处理时间在4h以上时,挂浆效果变化不明显;当NaOH溶液浓度大于20wt%,处理时间在6h以上时,有机泡沫会因水解严重而降低其回弹能力,最终导致在浸渍浆料时不能恢复原状,影响浸渍效果。当NaOH溶液浓度为25wt%,预处理时间为4h时,有机泡沫的挂浆量最高,效果最好。其次对有机泡沫体和陶瓷粉料进行TG-DSC分析,确定烧结制度。通过用不同浓度的PVA溶液作溶剂配制陶瓷浆料,实验得出用质量浓度为4wt%的PVA溶液作溶剂制备的多孔陶瓷气孔率和质量较大,气孔率分布也较均匀,70%以上的孔径集中在100-199.99μm范围内。通过配制不同固含量的陶瓷浆料发现,随着固含量的降低,多孔陶瓷气孔率增大,质量降低,而且固含量越大,小尺寸的孔越多。采用羧甲基纤维素(CMC)为分散剂,研究不同分散剂的添加量对浆料各性能的影响,发现随着分散剂添加量的增多,浆料分散性和稳定性越好,当分散剂的添加量为0.4wt%时,效果最好。以硅藻土和碳酸钙为主要原料,淀粉为造孔剂,PVA为粘结剂,通过反应烧结制备硅酸钙多孔陶瓷。研究了粉料配比和烧结温度对样品体积收缩率、抗压强度和物相组成的影响。同时,研究了造孔剂含量对气孔率和强度的影响。结果表明,收缩率随烧结温度的增加而增大,造孔剂含量与气孔率成正比、与抗压强度成反比。当碳酸钙含量为20wt%,造孔剂含量15wt%,在1250℃烧结制备出气孔率为48.79%,抗压强度为12.2MPa的多孔陶瓷。
【图文】：

色阶,孔结构

筑大学硕士学位论文第二章实验与研，所以只需要把色阶值调整到色阶集中区域，如图 2-3；3）在步骤 2）的基础上再次调节色阶，此时的色阶较为分散，在调节时要图像的变化，如图 2-4；4）完成色阶调节后，对图像进行亮度/对比度的调节，如图 2-5，，即完成作。处理前后的图像效果对比如图 2-6 所示，通过前后对比发现，处理前的图分辨不出陶瓷骨架和孔结构，而经过处理后的图像，陶瓷骨架和孔结构可

调节色,孔结构,色阶

再次调节色阶结果
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34

【参考文献】