一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法，包括以下步骤：S1：制备固含量为75～85％的陶瓷复合浆料；在水溶剂中加入空心玻璃微珠、分散剂、单体、交联剂、聚乙烯醇得到预混液，将预混液与陶瓷粉混合得到陶瓷复合浆料；S2：将陶瓷复合浆料连续性的滴入含有15

【技术实现步骤摘要】
一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无机陶瓷空心微球制备
，具体而言，涉及一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]多孔陶瓷材料兼具体积密度小、孔隙率高、比表面较大和陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、高化学稳定性和高机械强度等特点，在催化剂载体、吸声、减震、生物医用和传感等诸多领域具有广泛的应用。目前，制备多孔陶瓷的传统方法主要包括发泡法、添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、溶胶
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凝胶法以及模板法等，但是这些方法大多仅适用于大尺寸多孔陶瓷的制备。而陶瓷微球主要制备方法为滚动成型法、油柱成型法和喷雾成型法等，但这些方法仅适用于致密或低孔隙率的陶瓷球制备，若直接用于多孔陶瓷球的制备，则可能导致陶瓷原料中组分的不均匀分布，最终得到的多孔陶瓷难以满足实际应用要求。此外，针对亚毫米级陶瓷球制品，若采用PS球或其他数微米～数十微米级小尺寸有机球作为烧除模板进行制备，会存在成本高、污染环境、孔壁处缺陷较多等问题。因此，目前尚缺乏可以低成本、环保、有效制备高性能多孔陶瓷微球的方法。
[0003]公开号为CN108947570A的现有技术公开了一种多孔陶瓷微球及其制备方法，其中，多孔陶瓷微球含有氧化铝和增强陶瓷组分，所述增强陶瓷组分含有氧化锆和氧化铈，所述多孔陶瓷微球的孔径为20
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50nm，气孔率为40～60％，球径为0.2
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0.4mm；该现有技术中存在以下问题：(1)采用的造孔剂为聚苯乙烯微球、聚乙烯微球、聚丙烯微球的有机球，含量为5wt
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10wt％，含量高使得使用成本高，而且在烧结时会污染环境；(2)制备的陶瓷微球的孔壁处缺陷较多。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法。以解决现有技术中采用的造孔剂为聚苯乙烯微球、聚乙烯微球、聚丙烯微球的有机球，不仅存在成本高，在烧结时会污染环境，而且制备的陶瓷微球的孔壁处缺陷较多的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种亚毫米级多孔陶瓷微球的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：制备固含量为75～85％的陶瓷复合浆料；在水溶剂中加入空心玻璃微珠、分散剂、单体、交联剂、聚乙烯醇得到预混液，将预混液与陶瓷粉混合得到陶瓷复合浆料；
[0008]S2：将陶瓷复合浆料连续性的滴入含有15
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20％交联硬化剂的硅油中进行固化，同时沉入硅油底部进行陈化，得到陶瓷球坯；
[0009]S3：将陶瓷球坯进行干燥、脱脂；
[0010]S4：将脱脂后的陶瓷球坯进行烧结，得到多孔陶瓷微球。
[0011]该设置采用的空心玻璃微珠添加量少，使用成本低；其次空心玻璃微珠在脱脂或烧结过程中不会产生有害气体，对环境友好；最后空心玻璃微珠球形度好，在烧结时起到定
型作用，提高多孔结构的强度。
[0012]进一步地，所述空心玻璃微珠占陶瓷粉的质量百分比为0.1～0.3％，所述分散剂占陶瓷粉的质量百分比为1.50～2.95％，单体占陶瓷粉的质量百分比为2.25％～7.62％，所述交联剂占陶瓷粉的质量百分比为0.05～0.68％，所述聚乙烯醇占陶瓷粉的质量百分比为1.35～3.83％。
[0013]进一步地，所述空心玻璃微珠的直径为20～40μm。
[0014]进一步地，所述分散剂为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚羧酸铵的一种或至少两种组合。
[0015]进一步地，所述单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的一种或两种组合。
[0016]进一步地，步骤S1中陶瓷复合浆料的制备包括如下步骤：将陶瓷粉和预混溶液放入到滚筒球磨机内，经研磨混合，得到陶瓷复合浆料，其中陶瓷粉末分多次放入，每次物料研磨时间为6～9h。
[0017]进一步地，步骤S3中具体步骤为将收集后的陶瓷球坯放置于洁净烘箱内，在90～100℃条件下干燥20～30h，然后转移至马弗炉中于600～700℃下保温2～3h，完成脱脂。
[0018]进一步地，步骤S4中具体步骤为将脱脂后的陶瓷球坯在1750～1900℃条件下保温3～6h，烧结制得多孔陶瓷微球。
[0019]进一步地，所述陶瓷粉体为SiO2、TiO2、Al2O3的一种或至少两种组合。
[0020]进一步地，步骤S2中采用的滴定成型设备包括点胶机、空气压缩机和微注射器喷头中的一种。
[0021]进一步地，采用权利要求1
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9任一项所述的制备方法制备得到。
[0022]相对于现有技术，本专利技术所述的一种亚毫米级多孔陶瓷微球及其制备方法，具有以下优势：
[0023]1)本专利技术以空心玻璃微珠为无机模板，结合凝胶注模和滴定成型技术，经过干燥、脱脂、烧结工序，得到亚毫米级多孔陶瓷微球，如图2和图3所示，其孔隙结构分布整体上比较均匀，孔隙大部分以闭孔形式存在。
[0024]2)本专利技术采用的空心玻璃微珠，其质轻、比表面积大，按质量比例添加量少，使用成本较低；使用空心玻璃微珠作为无机模板，在脱脂或烧结过程中不会产生有害气体，对于环境友好；由于空心玻璃微珠球形度好，表面光滑，其本身为空心薄壁结构，故烧成后孔壁处微观缺陷较少，在烧结时也可起到定型作用，同时提高多孔结构的强度。
[0025]3)本专利技术采用不同高度的连续滴定成型技术，可有效控制多孔陶瓷球坯尺寸，多孔陶瓷球坯的粒径为0.2～1.4mm。
附图说明
[0026]图1为本专利技术制备Al2O3陶瓷球坯的不同高度滴定示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例2的Al2O3陶瓷微球的扫描电镜图；
[0028]图3为图2中放大倍数为1000倍数的Al2O3陶瓷微球断口的扫描电镜图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术
的具体实施例做详细的说明。
[0030]一种亚毫米级多孔陶瓷微球的制备方法(以Al2O3粉体为例)，具体包括如下步骤：
[0031](1)空心玻璃微珠与Al2O3复合浆料的制备；
[0032]采用平均粒径为0.5μm的Al2O3陶瓷粉末，使用凝胶注模工艺，制备固含量为75～85％复合浆料时，水溶剂的含量占粉体的17.64～33.33％(质量分数，下同)，其中固含量为陶瓷粉的质量占陶瓷粉和水溶剂的总质量的质量百分比。
[0033]配置预混液：在水溶剂中加入的各添加剂占粉体质量的比例为:直径20～40μm的空心玻璃微珠占0.1～0.3％，分散剂(柠檬酸铵、聚丙烯酸铵或聚羧酸铵)占1.50％～2.95％，单体(丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺)占2.25％～7.62％，交联剂(N
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N
’
亚甲基双丙烯酰胺)占0.05％～0.68％，聚合度为2000～3000的水溶性聚乙烯醇(PVA)占1.35～3.83％，在配置预混液的过程中始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚毫米级多孔陶瓷微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备固含量为75～85％的陶瓷复合浆料；在水溶剂中加入空心玻璃微珠、分散剂、单体、交联剂、聚乙烯醇得到预混液，将预混液与陶瓷粉混合得到陶瓷复合浆料；S2：将陶瓷复合浆料连续性的滴入含有15
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20％交联硬化剂的硅油中进行固化，同时沉入硅油底部进行陈化，得到陶瓷球坯；S3：将陶瓷球坯进行干燥、脱脂；S4：将脱脂后的陶瓷球坯进行烧结，得到多孔陶瓷微球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述空心玻璃微珠占陶瓷粉的质量百分比为0.1～0.3％，所述分散剂占陶瓷粉的质量百分比为1.50～2.95％，单体占陶瓷粉的质量百分比为2.25％～7.62％，所述交联剂占陶瓷粉的质量百分比为0.05～0.68％，所述聚乙烯醇占陶瓷粉的质量百分比为1.35～3.83％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述空心玻璃微珠的直径为20～40μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨硕，炊敬甫，苏摇，李军，景喆，李思远，高双成，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：