一种高温多孔陶瓷膜材料及制备方法

摘要

本发明涉及一种高温多孔陶瓷膜材料及其制备方法。利用浇注成型，混料不会发生等静压成型混料中因为温度和湿度等环境影响，原料发生反应而导致混合料组分无法控制的情况，可以很好的解决等静压的这一难题，实现机械化，且混料及浇注成型均在常温下进行，没有蜡浇注成型所需的高温要求，也无排胶操作，操作简单，所需时长远低于蜡浇注成型所需时长，值得推广。坯体强度>60MPa，制品抗外压强度>100MPa透气阻力<300Pa，均孔径35μm，可制备较大尺寸制品，在高温高压气体净化领域受到广泛应用。

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷膜材料,具体涉及一种高温多孔陶瓷膜材料及制备方法。

背景技术

高温陶瓷膜材料由于具有耐温高、耐腐蚀性好、热稳定性高等优点，在高温高压气体净化领域受到广泛应用。

目前高温陶瓷膜材料多采用等静压成型工艺制备，但等静压成型混料是否可以成型更多的是靠人为的判断，受环境等等因素影响，不能保证相同混料时间就能混出来一样的混合料，想实现机械化有难度。

由于混料需要加入酚醛树脂作为成型助剂，而酚醛树脂一方面受温度和湿度等环境影响特别大，很容易发生化学变化，难以控制，是目前存在的难题之一，进而造成批次差异，导致产品强度、气孔率等差异，另一方面树脂很粘，混料过程中容易结团导致不均匀，造成坯体性能差异，同时结团料无法重复利用造成浪费。成型后的坯体强度主要靠成型助剂树脂来提供，但树脂怕水，遇水后强度几乎全部丧失，所以在坯体存储方面条件苛刻，而且树脂提供的坯体强度也不足够高，转运过程合格率不能保证，无法实现坯体直接喷膜，材料一次烧成，难以制备较大尺寸制品。

通过蜡浇注成型工艺制备高温陶瓷膜材料可以避免酚醛树脂的使用，但是整个工艺过于复杂，需要对蜡高温熔融且浇注成型过程持续高温，成型坯体需要进行排胶处理，操作复杂、耗时长，对环境污染较大，导致本领域技术人员并不过多选择该工艺方法制备。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高温多孔陶瓷膜材料及制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种高温多孔陶瓷膜材料的制备方法，包括以下步骤：

骨料、造孔剂混合均匀得混合物一，结合剂与高铝酸钙水泥混合均匀得混合物二，缓凝剂与水混合均匀，得水溶液一；

将部分水溶液一与混合物一混合均匀得混合物三，将混合物二与混合物三混合均匀得混合物四；

将剩余水溶液一与混合物四混合均匀得混合料；

将混合料浇注到模具中进行浇注成型，然后经养护、脱模得膜坯体；

所述膜坯体经高温烧制得高温陶瓷膜材料制品。

进一步的，养护温度及湿度均为小波动范围的设定温度及湿度，优选采用恒温恒湿养护。其中，养护时间为20-26h。

进一步的，高温烧制温度为1000-1150℃。

进一步的，混料及浇注成型均在常温下进行，且混料及浇注成型总时长低于50min，时长远低于蜡浇注成型所需时长，且无需高温，操作简单。

根据本发明的另一个方面，提供了一种高温多孔陶瓷膜材料，原料混合所得混合料采用浇注成型制得所述高温多孔陶瓷膜材料，其中，所述原料以重量份计，包括：

骨料70-85份；结合剂10-15份；造孔剂5-15份；高铝酸钙水泥0.5-5份；缓凝剂0.1-1份；减水剂0.1-1份；水1-5份。

其中，骨料优选为碳化硅，粒度为80目；结合剂优选为章村土系结合剂；造孔剂优选为核桃壳粉，粒度为60目；缓凝剂优选为聚羧酸；减水剂优选为三聚磷酸钠。

进一步的，所述的高温多孔陶瓷膜材料，根据上述任一方法制得，可应用于平板陶瓷膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明示例的高温多孔陶瓷膜材料的制备方法，利用浇注成型，混料不会发生等静压成型混料中因为温度和湿度等环境影响，原料发生反应而导致混合料组分无法控制的情况，可以很好的解决等静压的这一难题，实现机械化，且混料及浇注成型均在常温下进行，没有蜡浇注成型所需的高温要求，也无排胶操作，操作简单，所需时长远低于蜡浇注成型所需时长，值得推广。

2、本发明示例的高温多孔陶瓷膜材料，坯体强度>60MPa，制品抗外压强度>100MPa，透气阻力<300Pa，均孔径35μm，可制备较大尺寸制品，在高温高压气体净化领域受到广泛应用。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种浇注成型的高温多孔陶瓷膜材料，原料配方为：

骨料碳化硅70份；章村土系结合剂15份；造孔剂核桃壳粉15份；高铝酸钙水泥0.5份；缓凝剂聚羧酸1份；减水剂三聚磷酸钠1份；水5份。

提供一种浇注成型方法，用于解决现有等静压成型的技术难题，具体步骤为：

S1、骨料、造孔剂预混匀得混合物一；

S2、将结合剂与高铝酸钙水泥混合均匀得混合物二；

S3、缓凝剂加入水中溶解，得到水溶液一；

S4、将2/3的水溶液一加入混合物一中搅拌均匀得混合物三；

S5、将混合物二的粉料加入混合物三中搅拌均匀得混合物四；

S6、将剩余的水溶液一加入混合物四中搅拌均匀得混合料；

S7、将混合料浇注到特制烛状模具中，恒温恒湿养护24h，脱模得到陶瓷膜坯体，其中，S1-S7的混料及浇注成型总时长为30min；

S8、将陶瓷膜坯体1100℃烧成后得到高温陶瓷膜材料制品。

实施例二

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例提供一种浇注成型的高温多孔陶瓷膜材料，原料配方为：

骨料碳化硅85份；章村土系结合剂10份；造孔剂核桃壳粉10份；高铝酸钙水泥2份；缓凝剂聚羧酸0.1份；减水剂三聚磷酸钠0.1份；水1份。

提供一种浇注成型方法，用于解决现有等静压成型的技术难题，具体步骤为：

S1、骨料、造孔剂预混匀得混合物一；

S2、将结合剂与高铝酸钙水泥混合均匀得混合物二；

S3、缓凝剂加入水中溶解，得到水溶液一；

S4、将2/3的水溶液一加入混合物一中搅拌均匀得混合物三；

S5、将混合物二的粉料加入混合物三中搅拌均匀得混合物四；

S6、将剩余的水溶液一加入混合物四中搅拌均匀得混合料；

S7、将混合料浇注到特制烛状模具中，恒温恒湿养护20h，脱模得到陶瓷膜坯体，其中，S1-S7的混料及浇注成型总时长为45min；

S8、将陶瓷膜坯体1000℃烧成后得到高温陶瓷膜材料制品。

实施例三

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例提供一种浇注成型的高温多孔陶瓷膜材料，原料配方为：

骨料碳化硅80份；章村土系结合剂11份；造孔剂核桃壳粉6份；高铝酸钙水泥1份；缓凝剂聚羧酸0.5份；减水剂三聚磷酸钠0.5份；水1份。

提供一种浇注成型方法，用于解决现有等静压成型的技术难题，具体步骤为：

S1、骨料、造孔剂预混匀得混合物一；

S2、将结合剂与高铝酸钙水泥混合均匀得混合物二；

S3、缓凝剂加入水中溶解，得到水溶液一；

S4、将3/5的水溶液一加入混合物一中搅拌均匀得混合物三；

S5、将混合物二的粉料加入混合物三中搅拌均匀得混合物四；

S6、将剩余的水溶液一加入混合物四中搅拌均匀得混合料；

S7、将混合料浇注到特制烛状模具中，恒温恒湿养护26h，脱模得到陶瓷膜坯体，其中，S1-S7的混料及浇注成型总时长为40min；

S8、将陶瓷膜坯体1150℃烧成后得到高温陶瓷膜材料制品。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。