一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法，包括：将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合，加热发泡后，继续升温凝胶固化，干燥，煅烧，得到无机纤维泡沫陶瓷；所述发泡剂为铝粉。与现有技术相比，本发明专利技术以铝粉为发泡剂，以硅溶胶、铝溶胶为粘结固化剂，添加一定比例的纤维类材料，在高温煅烧时经原料间的高温固相反应，将纤维材料包裹固化，得到低容重的无机纤维泡沫陶瓷，解决了纯纤维类材料易产生的纤维状粉尘，皮肤接触时瘙痒严重的问题，并且通过纤维类材料的添加，提高了泡沫陶瓷产品的隔热性能，同时还可很好的解决泡沫陶瓷产品在生产和使用过程中容易产生的开裂问题，简化了生产工艺，提高了产品性能。产品性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术属于泡沫陶瓷
，尤其涉及一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫陶瓷是具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数，对液体和气体介质有选择透过性，并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料，且孔道呈互相连接的迷宫式三维网状结构的多孔体，在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著，广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。
[0003]泡沫陶瓷的制备工艺主要有有机(聚合物)泡沫浸渍工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、溶胶
‑
凝胶工艺、自蔓延高温合成工艺与凝胶注模工艺。目前大部分都采用有机前驱体浸渍工艺制备泡沫陶瓷材料，其预处理过程、添加剂选择、烧结温度的控制都非常麻烦，不仅成本高，而且在有机物燃烧挥发过程中会带来大量的污染。
[0004]熊友辉等人公布了一种基于纳米氧化铝的泡沫陶瓷制备方法，通过对纳米氧化铝纤维粉与去离子水及短链两亲有机分子溶液混合，放入球磨罐中研磨搅拌制备稳定的悬浮液，再添加一定比例的不溶于水的有机溶剂充分搅拌后制备“水包油”结构的微乳液，再经过10～15天的干燥，650℃～1600℃的高温煅烧，制备纳米氧化铝泡沫陶瓷。这样制备的泡沫陶瓷具有较高的耐温性能和很好的隔热性能。但该制备工艺复杂，工艺条件较苛刻，生产周期长，不利于产业化生产。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法，该无机纤维泡沫陶瓷耐高温、强度高、不掉渣、具有较高的耐磨和抗风腐蚀性能，且制备方法简单。
[0006]本专利技术提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法，包括：
[0007]将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合，加热发泡后，继续升温凝胶固化，干燥，煅烧，得到无机纤维泡沫陶瓷；
[0008]所述发泡剂为铝粉。
[0009]优选的，所述铝粉的粒度为300～800目；
[0010]所述酸性硅溶胶的pH值为2～4；粒度为10～20nm；SiO2的含量为15～40wt％；
[0011]所述酸性铝溶胶中Al/Cl为1.6～2.2；Al2O3的含量为15～30wt％；
[0012]所述无机粉料的粒径为500～2000目；所述无机粉料选自氧化铝粉、氧化铝硅粉、氧化锆粉、氧化铬粉、氧化钙粉、氧化镁粉、黏土类粉状材料、煤矸石生料制成的粉料与煤矸石熟料制成的粉料中的一种或多种；
[0013]所述无机纤维的长度为0.5～10mm；所述无机纤维选自氧化铝纤维、氧化锆纤维、硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、氧化硅纤维、玻璃纤维、岩棉与矿渣棉中的一种或多种；
[0014]所述增稠剂选自淀粉、黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、硅藻土、白炭黑、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠中的一种或多种。
[0015]优选的，所述无机粉料的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的80％～99.5％；
[0016]所述无机纤维的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.5％～20％；
[0017]所述增稠剂的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.2％～2％；
[0018]所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶的质量比为0.1～10：1；
[0019]所述发泡剂的质量为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶总质量的0.2％～5％；
[0020]干料与溶胶的质量比为(1.5～2.5)：1；
[0021]所述干料为无机粉料、无机纤维与增稠剂；所述溶胶为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶。
[0022]优选的，所述发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合具体为：
[0023]S1)将无机粉料、无机纤维与增稠剂混合得到干料；
[0024]将酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合得到溶胶；
[0025]S2)将铝粉与溶胶混合，然后加入干料混合。
[0026]优选的，所述无机粉料、无机纤维与增稠剂混合的时间为20～200min；
[0027]所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合的时间为10～60min；
[0028]所述铝粉与溶胶混合的时间为2～20min；
[0029]加入干料混合的时间为2～20min。
[0030]优选的，混合至体系粘度为500～5000cP再加热发泡；
[0031]所述加热发泡的温度为40℃～60℃；加热发泡至体积增大为原体积的2～5倍。
[0032]优选的，所述凝胶固化的温度为70℃～100℃；时间为10～30min；
[0033]所述干燥具体为先在温度50℃～80℃、湿度40～80RH％的环境中干燥2～10h后脱模，然后在温度80℃～120℃的环境中烘干。
[0034]优选的，所述煅烧包括低温段煅烧、中温段煅烧与高温段煅烧；
[0035]所述低温段煅烧的温度为80℃～400℃，升温速率为2～10℃/min；
[0036]所述中温段煅烧的温度为400℃～1000℃，升温速率为10～50℃/min；
[0037]所述高温段煅烧的温度为1000℃～1500℃，升温速率为5～20℃/min，保温时间为30～200min。
[0038]本专利技术还提供了一种上述方法所制备的无机纤维泡沫陶瓷。
[0039]优选的，所述无机纤维泡沫陶瓷的体积密度为250～650kg/m3；导热系数(平均600℃)为0.15～0.30W/(m
·
K)；耐压强度为0.3～4.0MPa。
[0040]本专利技术提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法，包括：将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合，加热发泡后，继续升温凝胶固化，干燥，煅烧，得到无机纤维泡沫陶瓷；所述发泡剂为铝粉。与现有技术相比，本专利技术以铝粉为发泡剂，发泡稳定，成本低，以硅溶胶、铝溶胶为粘结固化剂，通过溶胶的自凝固过程制备有一定强度的坯体；同时，在泡沫陶瓷制备过程中，添加一定比例的纤维类材料，在高温煅烧时经原料间的高温固相反应，将纤维材料包裹固化，得到低容重的无机纤维泡沫陶瓷，解决了纯纤维类材料易产生的纤维状粉尘，皮肤接触时瘙痒严重的问题，并且通过纤维类材料的添加，
提高了泡沫陶瓷产品的隔热性能，同时还可很好的解决泡沫陶瓷产品在生产和使用过程中容易产生的开裂问题，简化了生产工艺，提高了产品性能。
[0041]实验表明，本专利技术制备的无机纤维泡沫陶瓷的体积密度为250～650kg/m3，导热系数(平均600℃)为0.15～0.30W/(m
·
K)，耐压强度为0.3～4.0MPa，1600℃的加热永久线变化为
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0.8％～
‑
3.0％，抗风蚀性能≥30m/s。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合，加热发泡后，继续升温凝胶固化，干燥，煅烧，得到无机纤维泡沫陶瓷；所述发泡剂为铝粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝粉的粒度为300～800目；所述酸性硅溶胶的pH值为2～4；粒度为10～20nm；SiO2的含量为15～40wt％；所述酸性铝溶胶中Al/Cl为1.6～2.2；Al2O3的含量为15～30wt％；所述无机粉料的粒径为500～2000目；所述无机粉料选自氧化铝粉、氧化铝硅粉、氧化锆粉、氧化铬粉、氧化钙粉、氧化镁粉、黏土类粉状材料、煤矸石生料制成的粉料与煤矸石熟料制成的粉料中的一种或多种；所述无机纤维的长度为0.5～10mm；所述无机纤维选自氧化铝纤维、氧化锆纤维、硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、氧化硅纤维、玻璃纤维、岩棉与矿渣棉中的一种或多种；所述增稠剂选自淀粉、黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、硅藻土、白炭黑、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉料的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的80％～99.5％；所述无机纤维的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.5％～20％；所述增稠剂的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.2％～2％；所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶的质量比为0.1～10：1；所述发泡剂的质量为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶总质量的0.2％～5％；干料与溶胶的质量比为(1.5～2.5)：1；所述干料为无机粉料、无机纤维与增稠剂；所述溶胶为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂、酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梅，岳耀辉，史新友，王成龙，许妹华，
申请(专利权)人：山东鲁阳浩特高技术纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：