浸渍法制备细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器

发布时间：2019-08-13 08:24

【摘要】：泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70%～90%,并具有三维立体网络骨架结构和相互贯通气孔结构的新型多孔陶瓷材料。本文采用有机泡沫浸渍法制备细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器。研究了有机泡沫载体的表面活化处理、粘结剂、烧结工艺、浆料性能等因素对氧化铝基泡沫陶瓷过滤器性能的影响。 研究结果表明:有机泡沫体经三种不同浓度的羧甲基纤维素钠(CMC)、木质素磺酸钙、聚乙烯亚胺(PEI)活化后,三种表面活性剂对泡沫陶瓷性能的影响程度由大到小依次为CMCPEI木质素,当取活化剂CMC的浓度为1.5%时,制备出的泡沫陶瓷性能最佳,其容重、抗压强度和孔隙率可分别达到0.49g·cm~(-3)、 2.40MPa、82.5%。 使用复合粘结剂对氧化铝基泡沫陶瓷的挂浆性能、烧结外观和烧结性能要比单一粘结剂的好。当复合粘结剂磷酸二氢铝-CMC的比例为4:1时,可制备出综合性能最佳的氧化铝基泡沫陶瓷,其抗压强度为1.72MPa,抗热震次数为6次;而对于复合粘结剂硅溶胶-糊精,其比例为2:1时,制备出氧化铝基泡沫陶瓷的抗压强度仅有0.97MPa,抗热震次数仅为4次。 研究中发现,烧结工艺对样品的性能产生重要的影响。经TG-DTA,XRD,SEM等分析了试样在烧结过程中的物理化学变化,烧结体以α-Al_2O_3为主晶相,其次是莫来石。本实验的最佳烧结温度为1400℃,保温时间为3h,可得到抗压强度为2.71MPa的细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器。 随着Al_2O_3基泡沫陶瓷原料中粘土量的增加,泡沫陶瓷的致密度得到增加,从而可以提高泡沫陶瓷的抗压强度和抗热震性。但是加入过多的粘土就会造成玻璃相增多,导致抗压强度和抗热震性能下降。当粘土加入量为4%时,泡沫陶瓷的性能最好,此时抗压强度达到1.67MPa,热震次数达到8次。 随着CeO_2的加入,使Al_2O_3基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度与抗热震性能得到一定程度的提高。当CeO_2的加入量为3%时,其抗压强度和抗热震性能最佳,其值分别是1.70MPa、9次。
【图文】：

机泡沫与水基浆料具有良好的粘附性，使浆料在有机泡沫的孔筋上具有一定的涂覆厚度，最终保证网眼制品具有一定的机械强度。该工艺的成孔原理如图 2-1 所示。图 2-1 有机泡沫浸渍工艺成孔原理示意图Fig. 2-1 Sketch map of the polymeric sponge impregnation process in pore generation泡沫陶瓷的孔尺寸主要取决于有机泡沫体的孔尺寸，与浆料在有机泡沫体上的涂覆厚度也有一定的关系。该工艺是制备高气孔率(70%~90%)多孔陶瓷的一种有效工艺，此工艺的典型工艺流程如图 2-2 所示。

第 2 章 泡沫陶瓷的制备2.1 有机泡沫浸渍工艺目前制备泡沫陶瓷最常用的方法是有机泡沫浸渍工艺[42]，它是以有机泡沫塑料为骨架，浸浆后干燥，然后高温烧成，在烧结过程中，有机物燃烧挥发，留下网络结构的陶瓷体。该工艺用有机泡沫作为骨架来制备网眼多孔陶瓷，，要求有机泡沫与水基浆料具有良好的粘附性，使浆料在有机泡沫的孔筋上具有一定的涂覆厚度，最终保证网眼制品具有一定的机械强度。该工艺的成孔原理如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ051.8

【引证文献】

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本文编号：2525997