以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷。按重量百分比為將滑石、高嶺土、煅燒高嶺土、氧化鋁、氫氧化鋁、石英、MC混合后粉磨，磨好置入坯體模具成型，將成型的坯體干燥后焙燒并保溫一定時間即為陶瓷。本方法發明用以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷，在獲得滿足國標要求的陶瓷同時，使陶瓷顯氣孔率達到50％以上，孔徑達到2.5μm左右，孔徑范圍2.0μm-3.0μm且孔分布均勻，從而吸收氣體中的PM2.5達到凈化空氣的作用。核桃皮具有較高的分解溫度，且與堇青石陶瓷的成瓷溫度相匹配，更容易在陶瓷坯體內留下均勻的孔；與無機物造孔劑相比，核桃皮分解更完全，不留雜質，不影響陶瓷的堇青石純相。
【專利說明】以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多孔堇青石陶瓷的制備，以核桃皮粉為造孔劑制備的綠色環保材料及制備方法。

【背景技術】
[0002]近年來大氣污染物PM2.5污染情況日漸嚴重，PM2.5表示每立方米空氣中可吸入肺顆粒的含量，其直徑小于或等于2.5微米。PM2.5大多含有重金屬等有毒物質，對人體健康和大氣環境的質量影響很大。空氣污染是目前急需解決的難題。目前對堇青石多孔陶瓷方面的研究，主要是針對孔隙率的提高而對孔徑要求較少，采用的造孔劑為淀粉、尿素、碳酸鈣等。核桃皮由于其分解溫度較高，與堇青石的成瓷溫度相對較接近，導致陶瓷的孔徑和孔隙率相對好控制。以核桃粉為造孔劑通過控制造孔劑的粒徑和加入量調整堇青石陶瓷的孔徑和孔隙率，得到較高孔隙率的孔徑2.5um的堇青石陶瓷，該方面的研究還未見報道。
[0003]《硅酸鹽學報》，2006，2=247-250張學斌，任祥軍，王松林，劉杏芹，孟廣耀在“堇青石多孔陶瓷的制備與性能表征” 一文中以粉煤灰和堿式碳酸鎂為主要原料淀粉為造孔劑制得了堇青石多孔陶瓷材料。燒結工藝為1300°C保溫4h。樣品的孔隙率和孔徑隨原料中淀粉含量的增加而增加。在原料中添加40%的造孔劑可使樣品的孔隙率、平均孔徑為和氮氣通量分別達到41.7%，2135μπι和0.225m.h'Pa'《中國陶瓷》，2012，2:49-53林星泵，吳任平，于巖，曾昭望的“堇青石質多孔陶瓷的制備及性能研究”一文表明以尿素作為造孔劑，制備高孔隙率低膨脹性的堇青石質多孔陶瓷的工藝是可行的，并且堇青石質多孔陶瓷的孔隙率接近于70%，抗壓強度達到3.31OMpaο《稀有金屬材料與工程》，2009，12:366-368周立忠，汪長安，劉偉淵，黃勇的“Ti02對堇青石多孔陶瓷微觀結構和性能的影響”一文中以叔丁醇為成形介質和造孔劑，二氧化鈦為燒結助劑，采用凝膠注模成形和無壓燒結工藝制備堇青石多孔陶瓷。表明二氧化鈦的加入提高了堇青石粉末的低溫燒結性能，在未明顯降低堇青石多孔陶瓷氣孔率以及未改變其氣孔結構、孔徑尺寸分布的前提下，材料的力學性能得到了顯著改善。
[0004]上述研究對多孔堇青石陶瓷進行了制備及性能表征，側重對孔隙率的提高及力學性能的改善，而缺少對孔徑大小及分布的研究。并且以核桃皮粉為造孔劑制備多孔陶瓷的方法尚無相關報道。


【發明內容】

:
[0005]本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷及制備方法。該方法可以制備孔徑為2.5 μ m，孔徑范圍2.0-3.0 μ m，孔分布均勻，吸水率為42.73%，顯氣孔率為50.88%，體積收縮率為16.29%，容重為1.19g/cm3，抗彎強度為35.010^，抗壓強度為4110^，陶瓷的晶相為堇青石純相。該陶瓷可同時滿足 GB/16533-1996，GB/1964-1996，GB/1965-孔隙 1996，GB/1966-1996，GB/1967-1996，GB/1969-1996多孔陶瓷產品標準。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]陶瓷原料重量百分比為:滑石35-40%、高嶺土 15-20%、煅燒高嶺土 20_25%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、1?:5%。
[0008]多孔陶瓷混合料重量百分比為:陶瓷混合料70%，造孔劑30%。
[0009]按如下順序和步驟制備多孔堇青石陶瓷:
[0010]a、按陶瓷原料重量百分比，將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目；
[0011]b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:；
[0012]C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻；
[0013]d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h ；
[0014]e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C 以下升溫速率 1一2°〇/11^11，5501:以上升溫速率3—51:/1^11，1501:保溫301^11，2501:保溫 20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ；
[0015]f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
[0016]有益效果:制備堇青石陶瓷的孔徑為2.5um左右，從而吸收氣體中的PM2.5達到凈化空氣的作用。以核桃皮粉為造孔劑和其他有機物相比，核桃皮具有較高的分解溫度，且與堇青石陶瓷的成瓷溫度相匹配，更容易在陶瓷坯體內形成均勻的孔；與無機物造孔劑相比，核桃皮分解更完全，不會有雜質殘留，不會影響陶瓷堇青石純相，陶瓷質量好。

【具體實施方式】
:
[0017]下面結合實施例作進一步詳細說明:
[0018]按如下順序和步驟制備多孔堇青石陶瓷:
[0019]a、根據制備陶瓷的大小和數量設計原料總量，按陶瓷原料重量百分比，滑石35-40%、高嶺土 15-20%、煅燒高嶺土 20-25%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、MC5%將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目；
[0020]b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:；
[0021]C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻；
[0022]d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h ；
[0023]e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C 以下升溫速率 1一2°〇/11^11，5501:以上升溫速率3—51:/1^11，1501:保溫301^11，2501:保溫 20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ；
[0024]f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
[0025]實施例1
[0026]a、根據制備陶瓷的大小和數量設計原料總量，按陶瓷原料重量百分比，滑石36%、高嶺土 18%、煅燒高嶺土 23%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、MC5%將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目；
[0027]b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:；
[0028]C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻；
[0029]d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h ；
[0030]e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C以下升溫速率1.5°C /min, 550°C以上升溫速率4°C /min, 150°C保溫30min，250°C保溫20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ；
[0031]f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
[0032]實施例2
[0033]a、根據制備陶瓷的大小和數量設計原料總量，按陶瓷原料重量百分比，滑石38%、高嶺土 17%、煅燒高嶺土 22%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、MC5%。將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目；
[0034]b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:；
[0035]C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻；
[0036]d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h ；
[0037]e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C以下升溫速率1°C /min，550°C以上升溫速率5°C /min，150°C保溫30min，250°C保溫20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ；
[0038]f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
[0039]實施例3
[0040]a、根據制備陶瓷的大小和數量設計原料總量，按陶瓷原料重量百分比，滑石35%、高嶺土 19%、煅燒高嶺土 23%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、MC5%。將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目；
[0041]b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:；
[0042]C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻；
[0043]d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h ；
[0044]e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C以下升溫速率2°C /min, 550°C以上升溫速率3°C /min, 150°C保溫30min，250°C保溫20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ；
[0045]f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
【權利要求】
1.一種以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷，其特征在于所制備的陶瓷滿足 GB/16533-1996, GB/1964-1996， GB/1965-1996， GB/1966-1996， GB/1967-1996，GB/1969-1996多孔陶瓷產品標準，顯氣孔率大于50%，孔徑為2.5μπι左右，孔徑范圍2.0 μ m-3.0 μ m，且孔分布均勻。
2.根據權利要求1所述的一種以核桃皮粉為造孔劑制備的多孔堇青石陶瓷，其純陶瓷原料重量百分比為:滑石35-40%、高嶺土 15-20%、煅燒高嶺土 20-25%、氧化鋁5%、氫氧化鋁10%、二氧化硅3%、MC5% ； 多孔陶瓷混合料重量百分比為:陶瓷混合料70%，造孔劑30%。
3.根據權利要求2所述的一種以核桃皮粉為造孔劑的多孔堇青石陶瓷的制備方法，按如下順序和步驟: a、按陶瓷原料重量百分比，將原料均勻混合、粉磨，至顆粒粒徑小于250目； b、對核桃皮粉進行粉碎處理，并球磨至顆粒粒徑為1000-1200目:； C、按多孔陶瓷混合料重量百分比，將原料與造孔劑混合均勻； d、將混合料置入瓷坯模具成型，成型壓力200MPa，保壓45s后退模，自然干燥12h； e、將成型的坯體入窯，采用梯度升溫，升溫程序如下:最高燒結溫度1380°C，550°C以下升溫速率I一2°C /min，550°C以上升溫速率3— 5°C /min，150°C保溫30min，250°C保溫20min，550°C保溫 30min，750°C保溫 20min，900°C保溫 30min，1380°C保溫時間 2h ； f、隨爐冷卻后即成多孔瓷。
【文檔編號】C04B35/185GK104402515SQ201410669056
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】張培萍, 代昶, 孫倩穎, 孫佳奕, 暴營, 張璇 申請人:吉林大學