一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，该工艺的具体步骤包括初始混料的制备、预备原料的制备、坯体的制备以及烧结形成多孔陶瓷材料，本发明专利技术通过向初始混料内添加改性混料，使初始混料中各个大颗粒之间通过气凝胶进行连接，通过在改性混料制备过程中添加碳纳米泡沫搅拌混合，进一步降低了整体的密度，使该多孔陶瓷材料更加轻质化，同时减少了制备材料用量，降低了生产成本；在制备初始混料的过程中添加石墨纤维，提高了后续制备的多孔陶瓷材料的强度；本发明专利技术中的陶瓷压制机单次可以压制生成多块陶瓷坯体，完全自动化，降低了劳动人员的工作强度，提高了生产效率，适用于对多孔陶瓷材料的批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺
本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺。
技术介绍
陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。人们把由陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品，陶瓷包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品，由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于″硅酸盐工业″的范畴。多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料、经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料、具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点，可以适用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、气体分布及电解隔膜等；现有的多孔陶瓷材料在增大强度的同时往往忽略了它的韧性，这种材料比较脆弱，生产成本高，受到撞击时容易粉碎，在制作多孔陶瓷材料时，为了减轻多孔陶瓷产品的重量，往往将尽可能地减小使多孔陶瓷产品的厚度，这样就影响多孔陶瓷产品的强度，随着对多孔陶瓷材料的要求不断提高，高强度、轻质化的多孔陶瓷材料必不可少，现有的陶瓷材料制备工艺在制作时每次只能制备单个产品，需要人力进行脱模，生产效率低，劳动强度大。专利
技术实现思路
本专利技术的改性混料中含有碳化硅粉和乙醇，通过置换形成气凝胶并分布于初始混料中各个大颗粒之间进行连接，使得整体的多孔陶瓷材料十分轻巧，通过在改性混料制备过程中添加碳纳米泡沫搅拌混合，提升了气凝胶整体强度，在制备初始混料的过程中添加石墨纤维，提高了多孔陶瓷材料的强度，解决了现有的多孔陶瓷材料强度低的技术问题；通过添加碳纳米泡沫降低了气凝胶整体的密度，使该多孔陶瓷材料更加轻质化，同时减少了制备材料用量，解决了现有的多孔陶瓷材料生产成本高以及重量大的技术问题；本专利技术中的陶瓷压制机通过设置多个相配合的上模套和下模套对预备原料进行压制，单次可以压制生成多块陶瓷坯体，压制完成后通过转动旋转支撑板并通过振动电机振动对陶瓷坯体进行脱模，整个过程完全自动化，该陶瓷压制机适用于对多孔陶瓷材料的批量生产，解决了现有的陶瓷材料制备工艺在制作时每次只能制备单个产品，需要人力进行脱模，生产效率低，劳动强度大的技术问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，该工艺的具体步骤如下：步骤一、将废弃瓷砖放入粉碎机中粉碎成粒径为2-2.5mm的瓷砖粉，称取硅藻土、高岭土、刚玉砂、碳酸钙、氧化铝，和瓷砖粉一同放入球磨机中，并加入研磨球球磨，然后通过200目的振动筛网进行筛选得到混合粉末，然后将筛选后的混合粉末放入混料机中，并加入蒸馏水，在200-300r/min的转速下混合30min，加入石墨纤维，在400-500r/min的转速下继续搅拌1h，得到初始混料；步骤二、向装有初始混料的混料机中加入改性混料，在300-400r/min的转速下混合2h，然后加入纳米氧化硅粉，继续搅拌1.5h，然后放入真空条件下脱泡，得到预备原料；步骤三、将预备原料放入干燥箱中干燥2h，其中干燥温度为110-130℃，然后将干燥的预备原料通过陶瓷压制机压制成型，压力控制在25-40MPa，通过振动脱模后得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体通过烘干机进行吹风烘干烘干温度75℃；步骤四、将陶瓷坯体放入加热炉中，以3℃/min的速率升温至250-350℃，并保温烧结1.5-2h，以4℃/min的速率升温至500-700℃，并保温烧结2-3h，然后以6℃/min的速率升温至1000-1400℃，并保温烧结4-5h，烧结完成后取出陶瓷坯体并自然冷却至室温，得到多孔陶瓷材料。进一步的，步骤一中，各原料的重量份为：硅藻土26-30份、高岭土25-28份、刚玉砂20-25份、碳酸钙15-18份、氧化铝13-15份、瓷砖粉22-25份、石墨纤维8-10份、蒸馏水25-30份。进一步的，步骤二中，各原料的重量份为：改性混料10-15份、纳米氧化硅粉3-5份。进一步的，所述改性混料的具体制备方法如下：S1：向搅拌反应釜中加入碳化硅粉和乙醇，控制为温度在30-40℃，并在600-800r/min的转速下搅拌10min，然后加入11-13％的稀盐酸，升温至55-70℃，调节转速为800-1000r/min，边搅拌边加入蒸馏水，添加完成后持续搅拌1-1.5h，得到混合溶液A；S2：将碳纳米泡沫放入粉碎机中粉碎成粒径为1-1.5mm的碎末，将碳纳米泡沫碎末放入足量的40％氢氧化钠中并在55-70℃的温度下浸泡8-15h，然后取出碳纳米泡沫并用清水洗净烘干，添加到装有蒸馏水的容器中，并放入超声分散仪中超声分散30min，得到混合溶液B；S3：将混合溶液B加入装有混合溶液A的搅拌反应釜中，然后加入正己烷，在600-800r/min的转速下搅拌25min，搅拌完成后放入45-60℃的烘箱中进行置换2-5次，单次时间为8-12h，得到改性混料。进一步的，S1中，各原料的重量份为：碳化硅粉15-20份、乙醇8-10份、稀盐酸5-7份、蒸馏水12-18份。进一步的，S2中，各原料的重量份为：碳纳米泡沫12-14份、蒸馏水9-13份。进一步的，S3中，正己烷的重量份为10-12份。进一步的，步骤三中，所述陶瓷压制机的壳体侧壁开设有进料口，通过进料口将干燥的预备原料放置于壳体内部的各个下模套中，通过启动驱动气缸，使其下部的输出杆向下伸出并带动上模套对下模套内的预备原料进行挤压并形成陶瓷坯体，通过控制面板控制上模套挤压的压力大小；挤压完成后通过启动驱动气缸，使其下部的输出杆向上收缩并带动上模套上升，通过驱动电机带动第一齿轮转动，第一齿轮带动与其啮合的第二齿轮转动，第二齿轮带动与其固定的转动轴转动，并带动旋转支撑板绕转动轴转动，旋转支撑板旋转至皮带传送机的上方，此时下模套的开口向下，通过启动振动电机带动旋转支撑板振动，使各个下模套内的陶瓷坯体脱离并下落到皮带传送机的皮带上；通过启动皮带传送机带动其上方的陶瓷坯体向出料口移动，同时启动烘干机，通过控制面板控制烘干温度，烘干机向下吹风对下方经过的陶瓷坯体进行烘干，烘干后的陶瓷坯体通过出料口传出进行收集。进一步的，所述皮带传送机的皮带表面包覆有减震海绵。本专利技术的有益效果：本专利技术的改性混料中含有碳化硅粉和乙醇，通过置换形成气凝胶，气凝胶经混合后分布于初始混料中各个大颗粒之间起到连接的作用，使得整体的多孔陶瓷材料十分轻巧，通过在改性混料制备过程中添加碳纳米泡沫搅拌混合，使在碳纳米泡沫均匀分布在气凝胶内各处，提升了混有碳纳米泡沫的气凝胶整体强度的同时降低了整体的密度，使该多孔陶瓷材料更加轻质化，同时减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，该工艺的具体步骤如下：/n步骤一、将废弃瓷砖放入粉碎机中粉碎成粒径为2-2.5mm的瓷砖粉，称取硅藻土、高岭土、刚玉砂、碳酸钙、氧化铝，和瓷砖粉一同放入球磨机中，并加入研磨球球磨，然后通过200目的振动筛网进行筛选得到混合粉末，然后将筛选后的混合粉末放入混料机中，并加入蒸馏水，在200-300r/min的转速下混合30min，加入石墨纤维，在400-500r/min的转速下继续搅拌1h，得到初始混料；/n步骤二、向装有初始混料的混料机中加入改性混料，在300-400r/min的转速下混合2h，然后加入纳米氧化硅粉，继续搅拌1.5h，然后放入真空条件下脱泡，得到预备原料；/n步骤三、将预备原料放入干燥箱中干燥2h，其中干燥温度为110-130℃，然后将干燥的预备原料通过陶瓷压制机压制成型，压力控制在25-40MPa，通过振动脱模后得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体通过烘干机进行吹风烘干烘干温度75℃；/n步骤四、将陶瓷坯体放入加热炉中，以3℃/min的速率升温至250-350℃，并保温烧结1.5-2h，以4℃/min的速率升温至500-700℃，并保温烧结2-3h，然后以6℃/min的速率升温至1000-1400℃，并保温烧结4-5h，烧结完成后取出陶瓷坯体并自然冷却至室温，得到多孔陶瓷材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，该工艺的具体步骤如下：
步骤一、将废弃瓷砖放入粉碎机中粉碎成粒径为2-2.5mm的瓷砖粉，称取硅藻土、高岭土、刚玉砂、碳酸钙、氧化铝，和瓷砖粉一同放入球磨机中，并加入研磨球球磨，然后通过200目的振动筛网进行筛选得到混合粉末，然后将筛选后的混合粉末放入混料机中，并加入蒸馏水，在200-300r/min的转速下混合30min，加入石墨纤维，在400-500r/min的转速下继续搅拌1h，得到初始混料；
步骤二、向装有初始混料的混料机中加入改性混料，在300-400r/min的转速下混合2h，然后加入纳米氧化硅粉，继续搅拌1.5h，然后放入真空条件下脱泡，得到预备原料；
步骤三、将预备原料放入干燥箱中干燥2h，其中干燥温度为110-130℃，然后将干燥的预备原料通过陶瓷压制机压制成型，压力控制在25-40MPa，通过振动脱模后得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体通过烘干机进行吹风烘干烘干温度75℃；
步骤四、将陶瓷坯体放入加热炉中，以3℃/min的速率升温至250-350℃，并保温烧结1.5-2h，以4℃/min的速率升温至500-700℃，并保温烧结2-3h，然后以6℃/min的速率升温至1000-1400℃，并保温烧结4-5h，烧结完成后取出陶瓷坯体并自然冷却至室温，得到多孔陶瓷材料。


2.根据权利要求1所述的一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，步骤一中，各原料的重量份为：硅藻土26-30份、高岭土25-28份、刚玉砂20-25份、碳酸钙15-18份、氧化铝13-15份、瓷砖粉22-25份、石墨纤维8-10份、蒸馏水25-30份。


3.根据权利要求1所述的一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，步骤二中，各原料的重量份为：改性混料10-15份、纳米氧化硅粉3-5份。


4.根据权利要求1所述的一种高强度多孔陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述改性混料的具体制备方法如下：
S1：向搅拌反应釜中加入碳化硅粉和乙醇，控制为温度在30-40℃，并在600-800r/min的转速下搅拌10min，然后加入11-13％的稀盐酸，升温至55-70℃，调节转速为800-1000r/min，边搅拌边加入蒸馏水，添加完成后持续搅拌1-1.5h，得到混合溶液A；
S2：将碳纳米泡沫放入粉碎机中粉碎成粒径为1-1.5mm的碎末，将碳纳米泡沫碎末放...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振朋，
申请(专利权)人：朱振朋，
类型：发明
国别省市：广东;44