制造多孔陶瓷的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造多孔陶瓷的方法，该方法包括将含有吸水性聚合物颗粒、陶瓷原料和水的混合物模塑，其中吸水性聚合物颗粒的吸水量在９８０Ｐａ的压力下为５～３０ｍｌ／ｇ，以及加热和焙烧所得模塑制品。所述吸水性聚合物颗粒优选由以２－丙烯酰胺－２－甲基丙烷磺酸单元或丙烯酰胺单元作为构成单体单元的聚合物组成。

Process for producing porous ceramics

The invention relates to a method for producing porous ceramic, the method includes moulding compounds containing water absorbent polymer particles and ceramic raw materials and water, the amount of water absorbent polymer particles under the pressure of 980Pa is 5 ~ 30ml / g, as well as heating and roasting the molded products. The absorbent polymer particles are preferably composed of a polymer comprising a 2 acrylamide - 2 propane sulfonic acid unit or an acrylamide unit as a monomer unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造多孔陶瓷(即具有许多微孔的陶瓷)的方法，尤其涉及一种制造高孔隙率和高强度的多孔陶瓷的方法。多孔陶瓷应用于包括过滤材料，如用以净化汽车排气的陶瓷过滤器、用以净化热机和燃烧设备的废气的陶瓷过滤器和用以过滤液体如水的陶瓷过滤器；催化剂载体，如净化废气的催化剂；用以净化汽车排出废气的热交换材料，贮热介质，电池用烧结基材，绝热材料，以及用于废水处理的微生物载体。
技术介绍
已知的有，使用陶瓷集料本身是多孔的原料的方法，以及将发泡剂与陶瓷原料相混合的方法。前一种方法的问题是.因受到原材料的限制，设计的灵活性很小，而在后一种方法中，很难控制孔的数量和尺寸性质呈现良好的重现性。为了解决这些问题，在已知的一个方法中，使用一种事先吸收了水分且已经膨胀的吸水性聚合物作为造孔剂添加到陶瓷原料中捏和，然后将得到的混合物模塑成一定形状，随后进行干燥或焙烧(见日本公开专利公报Nos.62-212274，8-73282，10-167856和10-245278)。
技术实现思路
在将事先吸收了水分且已经膨胀的吸水性聚合物作为造孔剂与陶瓷原料相混合、模塑并焙烧的方法中，不仅利用了本身吸收了水分并膨胀的聚合物的体积，而且利用了由吸收并保留在内部的水的体积在陶瓷原料聚集体之间制造出孔隙的造孔作用。然而；在上述专利文献公开的先有技术中，由于吸水性聚合物在焙烧之前使水反渗，因此很难逐步控制被焙烧陶瓷体的孔径分布和捏和制品的硬度。本专利技术的目的是提供一种，它能够很好的逐步控制焙烧陶瓷体的孔径分布和捏和制品的硬度，从而获得高孔隙率的焙烧陶瓷体。为了解决上述问题，本专利技术的的特征在于，包括，将含有吸水性聚合物颗粒和陶瓷原料以及水的混合物模塑的步骤，其中吸水性聚合物颗粒在980Pa的压力下的吸水量为30ml/g；以及加热/焙烧所得模塑制品的步骤。附图说明图1是在加压状态下测量吸水量的装置，其中涉及到下面的标号。1滴定管2弹簧夹3硅胶管4聚四氟乙烯管5漏斗6样品(吸水性聚合物颗粒)7用以盛装样品的纸滤器8圆柱型筒(不锈钢制成，具有许多孔)9胶带10装置用纸滤器11砝码(圆柱型，不锈钢制)12去离子水具体实施方式在本说明书中，术语“丙烯酰基”和“甲基丙烯酰基”同指(甲基)丙烯酰基。在本说明书中，术语“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”同指(甲基)丙烯酸酯。本专利技术中的吸水性聚合物颗粒作为造孔剂使用，在980Pa的压力下其吸水量在5～30ml/g的范围内。这表示1g吸水性聚合物在干燥状态下能够吸收5至30毫升的去离子水。如果吸水量在980Pa压力下小于5ml/g，就必须增加造孔剂的量以获得足够的孔隙率，因此有时会有麻烦，因为焙烧时产生了过多的有机气体，有时候还超过了爆炸极限，而且需要更长的焙烧时间。另一方面，如果吸水量大于30ml/g，则难以控制捏和制品和焙烧制品的硬度。究其原因，相信是因为当混合物包含吸水性聚合物颗粒时，包含在吸水性聚合物中的水很容易反渗，陶瓷原料和水因施加在混合物上的剪切力而被捏和，因此水的吸收量和聚合物的颗粒直径很容易改变。其不可取的另一个原因是，制备具有适合于模塑的硬度的捏和制品(或陶土)需要大量的水，从而干燥水分所需的能量也急剧增加。当用Xml/g表示在980Pa压力下的吸水量，Yml/g表示在9800Pa压力下的吸水量时，吸水性聚合物颗粒的X/Y比值优选在1.0～1.6的范围内。当上述比值大于1.6时，则难以控制捏和制品和焙烧制品的硬度。究其原因，认为是因为当混合物含有吸水性聚合物颗粒时，包含在吸水性聚合物中的水很容易受到施加在混合物上的剪切力而反渗，陶瓷原料和水被捏和，因此水的吸收率和聚合物的颗粒直径很容易改变。通常，该比值绝不小于1。在980Pa压力下吸水量为30ml/g或更少的吸水性聚合物颗粒还具有较高的交联密度和较高的强度。这通常相当于，“(离子的渗透压)+(大分子电解质的亲合力)”越大，吸水量越大，“聚合物颗粒的交联密度越大，吸水量越小”，以及“聚合物颗粒的强度与聚合物颗粒的交联密度成正比增大”。吸水性聚合物颗粒在吸收了水分并已经膨胀的状态下最好成球形。在吸水饱和状态下的平均粒径的范围，基于陶瓷模塑制品的厚度，优选为1/30～1/1，更优选为1/15～1/2，进一步优选为1/15～1/3。当粒径过低时，所得陶瓷焙烧制品的孔隙率变低。例如，当陶瓷焙烧制品用作过滤器时，通过的气体或液体的压力损失有时会变大。当粒径过大时，所得陶瓷焙烧制品的强度有时会不够。陶瓷模塑制品的厚度是指当陶瓷模塑制品在具有由陶瓷制成的多层壁结构下的单层壁的厚度，并非是指作为整个陶瓷模塑制品的壁群的厚度。吸水性聚合物颗粒的例子包括(1)在水溶液中聚合乙烯系单体得到的聚合物干燥后粉碎成合适的尺寸，(2)乙烯系单体经过逆悬浮聚合得到的球形聚合物，(3)对通过乙烯系单体的悬浮聚合获得的球形疏水性聚合物颗粒进行如皂化的改性处理得到的吸水性聚合物，以及(4)含有由淀粉和作为活性成分的非淀粉大分子单元组成的大分子单元的接枝聚合物的改性产品。可用于上述(1)和(2)的乙烯系单体的例子包括具有亲水基的水溶性单体，如砜基，羧基，酰胺基，氨基和羟基，即，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，2-(甲基)丙烯酰乙烷磺酸，苯乙烯磺酸，(甲基)丙烯酸，马来酸，衣康酸，巴豆酸，富马酸和/或其部分被碱中和产品，(甲基)丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，N-异丙基丙烯酰胺，N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺，N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺，二乙氨基乙基(甲基)丙烯酸酯，二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯，2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯，N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酰吗啉等。这些单体可两个或更多个混合使用。就聚合和吸水性的易控性而言，优选2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，2-(甲基)丙烯酰乙烷磺酸，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，和N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺，尤其优选2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和丙烯酰胺。(3)的该聚合物的例子包括醋酸乙烯酯和丙烯酸甲酯的共聚物的皂化制品。(4)的聚合物包括，例如，改性聚合物，如淀粉-(甲基)丙烯酸接枝树脂，淀粉-丙烯腈共聚物的皂化制品和淀粉-丙烯酰胺共聚物的皂化制品。此外，还可包括由异丁烯和马来酸酐组成的改性共聚物的交联体。两个或更多个前述吸水性聚合物也可组合使用。其中，最为优选的是通过逆悬浮聚合合成的球形吸水性聚合物颗粒，因为其与陶瓷组分具有良好的可混性，且颗粒直径和吸水率容易通过选择聚合条件来控制。吸水性聚合物颗粒的形状会影响焙烧后多孔陶瓷的孔形状。通常，当焙烧后的多孔陶瓷体的孔形状是针形的，众所周知应力会集中至针尖而很容易断裂，从而其强度不够。相反，球形吸水性聚合物颗粒是理想的，因为孔变成球形，因此陶瓷强度变大。当使用吸水性聚合物的粉碎制品时，优选在粉碎后经过筛分使粒径均匀。吸水性聚合物可以是交联的。交联的吸水性聚合物具有较高的强度，因此其形状在与陶瓷原料捏和的步骤中不容易被击碎。因此，容易获得孔形状和大小都完全符合设计要求的多孔陶瓷。一个将交联结构引入吸水性聚合物的手段的例子包括在制造吸水性聚合物的同时使用多官能团乙烯基单体交联剂。用作交联剂的多官能团乙烯基单体的例子包括多元醇的二或三(甲基)丙烯酸酯，如聚乙二醇二(甲基)丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多孔陶瓷的方法，其包括：将含有吸水性聚合物颗粒、陶瓷原料和水的混合物模塑，所述吸水性聚合物颗粒在９８０Ｐａ的压力下的吸水量在５～３０ｍｌ／ｇ的范围内；以及加热并焙烧得到的模塑制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松永守功，栗山晃，山本浩司，
申请(专利权)人：东亚合成株式会社，日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]