一种重气体保护直接发泡法制备多孔陶瓷的方法及装置

摘要

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种重气体保护直接发泡法制备多孔陶瓷的方法及装置。工艺过程包括：悬浮料浆的配置过程，真空除气泡过程，重气体去除环境空气过程，重气体保护搅拌发泡过程，浇注过程，脱模、干燥过程，烧结过程。工艺特点为：采用重气体(氩气或二氧化碳气体)保护搅拌发泡制备泡沫陶瓷，并设计了水基陶瓷料浆发泡专用装置。本发明采用重气体向上排空气法搅拌发泡法制备泡沫陶瓷，装备简单、操作方便；泡沫陶瓷料浆发生自由基聚合反应凝胶固化，凝胶速度快，坯体孔径分布均匀，适合制备孔径介于50～300μm范围内的多孔陶瓷材料。

主权项

一种重气体保护直接发泡法制备多孔陶瓷的方法，其特征是，根据所需制备的多孔陶瓷的成分配比，准确称量陶瓷粉体，称取去离子水，去离子水的重量占陶瓷粉体重量的8～30％；称取分散剂，分散剂的加入量为陶瓷粉体重量的0.5％～2％；称取调节剂，调节剂的加入量为陶瓷粉体重量的0.5％～2％，调节剂为下列物质之一：氨水、四甲基氢氧化铵；称取有机单体和交联剂，有机单体的加入量为陶瓷粉体重量的0.5～4％，有机单体和交联剂的比例介于10:1～30:1之间，将上述组份混合后形成陶瓷料浆，将该陶瓷料浆放入球磨罐中进行球磨，球磨时间为1h～30h，球料比介于1:1～5:1之间；出料后，水基陶瓷料浆在真空搅拌条件下除气泡至无气泡逸出为止；然后在料浆中加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为料浆重量的0.1～10％；将所述料浆放入重气体保护发泡装置的腔体中，重气体通过通气管通入环境容器中，气体流量〉500mL/min，持续时间>1min；之后，调节重气体保护发泡装置的流量计，控制气体流量大于100mL/min小于500mL/min,调节重气体保护发泡装置的搅拌机转速，转速为500～3000r/min,搅拌时间控制在20～120min范围内；将四甲基已二铵水溶液及过硫酸铵水溶液从重气体保护发泡装置的入料口滴入泡沫陶瓷料浆中，搅拌1～10min后，将所述泡沫陶瓷料浆浇注于非渗水非阻凝材料制成的模具中；泡沫陶瓷料浆在环境温度<40℃、5～60分钟内完成凝胶固化；将凝胶固化完成的泡沫陶瓷坯体脱模后放置于上下通透的筛网上，放置5～30天进行干燥；将干燥完成的泡沫陶瓷坯体装炉烧结，采用分阶段缓慢连续升温的烧结制度，对陶瓷坯体进行烧结；所述的重气体保护发泡装置包括搅拌机、搅拌杆、料浆容器、CO₂气瓶或Ar气瓶、减压阀、通气管、橡胶密封圈、环境容器和环境容器上盖，料浆容器置于环境容器内，搅拌机的搅拌杆通过出气缝隙置入料浆容器内，环境容器上盖通过橡胶密封圈封严，环境容器上盖留有出气缝隙和入料孔，CO₂气瓶或Ar气瓶的出气口与环境容器连通，入料孔置于环境容器上盖上。