一種泡沫鋁復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種泡沫鋁復(fù)合材料的制備方法，屬于泡沫鋁材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫鋁是一種新型功能材料，它是金屬鋁基體中分散著無(wú)數(shù)氣泡的類(lèi)似泡沫狀的超輕金屬材料，一般孔隙率為40%?98%。它密度小、高吸收沖擊能力強(qiáng)、耐高溫、防火性能強(qiáng)、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強(qiáng)、有過(guò)濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝，因此，在機(jī)械、電子、建筑、交通運(yùn)輸、輕化工、軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前最具商業(yè)價(jià)值的泡沫鋁制備工藝是熔體發(fā)泡法，可以生產(chǎn)大尺寸且具有規(guī)則孔洞結(jié)構(gòu)的閉孔泡沫鋁，但存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在:
(1)傳統(tǒng)工藝大都采用TiH2等作為發(fā)泡劑及金屬鈣作為增粘劑，TiH2類(lèi)發(fā)泡劑分解速度快的特點(diǎn)使得該法操作條件苛刻，成品率低；
(2)昂貴TiH2類(lèi)發(fā)泡劑及金屬鈣的使用，也進(jìn)一步提高了閉孔泡沫鋁的制造成本。
[0004]因此，開(kāi)發(fā)可替代TiH2類(lèi)發(fā)泡劑的新型材料意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法在制備泡沫鋁材料的過(guò)程中，雖然可以生產(chǎn)大尺寸且具有規(guī)則孔洞結(jié)構(gòu)的閉孔泡沫鋁，但是還是存在操作條件苛亥IJ，成品率低以及使用的TiH2發(fā)泡劑和金屬鈣增粘劑分解速度快，價(jià)格高的現(xiàn)狀，提供了一種將氧化錫、碳酸鈣以及鋁粉為原料放入反應(yīng)釜中，通過(guò)向反應(yīng)釜中通入氮?dú)?，并使用鎂條作為引燃劑，使鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，最終分解生成氧化鈣和二氧化碳，隨后將生成的氧化鈣和二氧化碳與ENJ-3029起泡劑、聚丙烯酰胺混合溶解于水中，噴射在制成的發(fā)泡坯料上，經(jīng)過(guò)干燥，從而得到泡沫鋁復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明方法獨(dú)特新穎，不僅解決了 TiH2和金屬鈣作為發(fā)泡劑和增稠劑存在價(jià)格昂貴、分解速度快的缺點(diǎn)，而且制成的泡沫鋁材料成品率高，適合大規(guī)模應(yīng)用。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取5?10份碳酸鈣放入粉碎機(jī)中，粉碎15?25min，過(guò)110?120目篩，得碳酸鈣粉末，隨后將得到的碳酸鈣粉末置于反應(yīng)釜中，并向其中加入50?60份鋁粉、30?45份氧化錫，以100?150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15?20min，使其充分混合均勻，得混合粉末；
(2)將上述裝有混合粉末的反應(yīng)釜密閉，在常溫下，以5?6mL/min的速率從反應(yīng)釜底部通入氮?dú)猓?0?15min后，停止通入，靜置3?5min，隨后取鎂條，點(diǎn)燃后迅速放入反應(yīng)釜中，繼續(xù)密閉反應(yīng)釜，使得鎂條在氮?dú)庵腥紵?，待反?yīng)釜中溫度升高至400?500°C時(shí)，停止鎂條燃燒，提升轉(zhuǎn)速為200?250r/min，攪拌I?2h，得到發(fā)泡基料；
(3)按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取30?65份水泥、20?25份輕石、5?30份海泡石和10?15份凹凸棒土，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理，10?12min后，得混合粉末； (4)取300?500g羥甲基纖維素，250?300g羥基丙纖維素放入裝有8?1L的清水中，并向其中加入150?200mL質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鋇溶液，調(diào)節(jié)pH為7.2?8.5，隨后將上述得到的混合粉末倒入清水中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍跀嚢柽^(guò)程中，以5?8°C/min的速度程序升溫至65?85°C，繼續(xù)保溫?cái)嚢?5?55min，待保溫?cái)嚢柰瓿?，將攪拌后的混合物放入布式漏斗中，?duì)其抽濾，收集濾渣；
(5)將上述收集得到的濾渣放入干燥中，在100?105°C下進(jìn)行干燥處理，當(dāng)濾渣含水量達(dá)到I?2%時(shí)，停止干燥，冷卻至室溫，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的填充球體發(fā)泡坯料；
(6)取上述步驟(2)發(fā)泡基料質(zhì)量30?35%的ENJ-3029起泡劑、10?20%的聚丙烯酰胺，放入800?1200mL去離子水中，隨后再在其中加入上述步驟(2)得到的發(fā)泡基料，以300?350r/min的轉(zhuǎn)速攪拌35?45min，使其充分混合均勻，得到漿料；
(7)將上述得到的漿料放入噴漿機(jī)中，以3?5m3/h的速度對(duì)上述步驟(5)得到的發(fā)泡坯料進(jìn)行噴射，待全部漿料噴射完畢，將噴后的發(fā)泡坯料放入溫度為110?115°C的干燥機(jī)中干燥處理30?35min，即可得到一種泡沫招復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明制得的泡沫鋁復(fù)合材料孔隙率范圍為88?95%、孔徑范圍為4?6mm。
[0008]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明首先通過(guò)鎂在氮?dú)庵腥紵鳛橐紕?，使鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，釋放大量的熱，引發(fā)氧化錫與鋁粉反應(yīng)，還原氧化錫，生成液態(tài)錫，同時(shí)碳酸鈣受熱分解成氧化鈣及二氧化碳，最終將分解生成的氧化鈣作為泡沫鋁復(fù)合材料制成過(guò)程中的增稠劑、二氧化碳作為發(fā)泡劑。
[0009]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制得的泡沫鋁復(fù)合材料裁制成長(zhǎng)60?80cm，寬30?40cm的大小，均勻粘貼到高架橋兩側(cè)的墻壁上，作為吸音墻，經(jīng)檢測(cè)，貼過(guò)本發(fā)明泡沫鋁復(fù)合材料的高架噪聲從80?85dB降低到了40?45dB，大大減少了城市交通噪聲對(duì)人體的傷害。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明方法獨(dú)特新穎，利用氧化鈣作為增稠劑、二氧化碳作為發(fā)泡劑，解決了TiH2作為發(fā)泡劑存在價(jià)格昂貴、分解速度快的缺點(diǎn)；
(2)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單易行，可獲得多孔性、輕質(zhì)的環(huán)保泡沫鋁材料，且制成的泡沫鋁材料成品率高，適合大規(guī)模應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0011]首先按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取5?1份碳酸鈣放入粉碎機(jī)中，粉碎15?25min，過(guò)110?120目篩，得碳酸鈣粉末，隨后將得到的碳酸鈣粉末置于反應(yīng)釜中，并向其中加入50?60份鋁粉、30?45份氧化錫，以100?150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15?20min，使其充分混合均勻，得混合粉末;然后將上述裝有混合粉末的反應(yīng)釜密閉，在常溫下，以5?6mL/min的速率從反應(yīng)釜底部通入氮?dú)猓?0?15min后，停止通入，靜置3?5min，隨后取鎂條，點(diǎn)燃后迅速放入反應(yīng)釜中，繼續(xù)密閉反應(yīng)釜，使得鎂條在氮?dú)庵腥紵?，待反?yīng)釜中溫度升高至400?500°C時(shí)，停止鎂條燃燒，提升轉(zhuǎn)速為200?250r/min，攪拌I?2h，得到發(fā)泡基料;再按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取30?65份水泥、20?25份輕石、5?30份海泡石和10?15份凹凸棒土，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理，10?12min后，得混合粉末;接下來(lái)取300?500g羥甲基纖維素，250?300g羥基丙纖維素放入裝有8?1L的清水中，并向其中加入150?200mL質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鋇溶液，調(diào)節(jié)pH為7.2?8.5，隨后將上述得到的混合粉末倒入清水中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，在攪拌過(guò)程中，以5?8°C/min的速度程序升溫至65?85°C，繼續(xù)保溫?cái)嚢?5?55min，待保溫?cái)嚢柰瓿?，將攪拌后的混合物放入布式漏斗中，?duì)其抽濾，收集濾渣；將上述收集得到的濾渣放入干燥中，在100?105°C下進(jìn)行干燥處理，當(dāng)濾渣含水量達(dá)到I?2 %時(shí)，停止干燥，冷卻至室溫，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的填充球體發(fā)泡坯料;之后取上述發(fā)泡基料質(zhì)量30?35%的ENJ-3029起泡劑、10?20%的聚丙烯酰胺，放入800?1200mL去離子水中，隨后再在其中加入上述得到的發(fā)泡基料，以300?350r/min的轉(zhuǎn)速攪拌35?45min，使其充分混合均勻，得到漿料;最后將上述得到的楽料放入噴楽機(jī)中，以3?5m3/h的速度對(duì)上述得到的發(fā)泡還料進(jìn)行噴射，待全部漿料噴射完畢，將噴后的發(fā)泡坯料放入溫度為110?115°C的干燥機(jī)中干燥處理30?35min，即可得到一種泡沫鋁復(fù)合材料。
[0012]實(shí)例I
首先按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取5份碳酸媽放入粉碎機(jī)中，粉碎15min，過(guò)110目篩，得碳酸I丐粉末，隨后將得到的碳酸鈣粉末置于反應(yīng)釜中，并向其中加入50份鋁粉、30份氧化錫，以10r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15min，使其充分混合均勻，得混合粉末;然后將上述裝有混合粉末的反應(yīng)釜密閉，在常溫下，以5mL/min的速率從反應(yīng)爸底部通入氮?dú)猓?min后，停止通入，靜置3min，隨后取鎂條，點(diǎn)燃后迅速放入反應(yīng)釜中，繼續(xù)密閉反應(yīng)釜，使得鎂條在氮?dú)庵腥紵?，待反?yīng)釜中溫度升高至400°C時(shí)，停止鎂條燃燒，提升轉(zhuǎn)速為200r/min，攪拌Ih，得到發(fā)泡基料;再按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取30份水泥、20份蛭石、5份海泡石和10份凹凸棒土，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理，1min后，得混合粉末;接下來(lái)取300g羥甲基纖維素，250g羥基丙纖維素放入裝有8L的清水中，并向其中加入150mL質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鋇溶液，調(diào)節(jié)pH為7.2，隨后將上述得到的混合粉末倒入清水中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍跀嚢柽^(guò)程中，以5°C/min的速度程序升溫至65°C，繼續(xù)保溫?cái)嚢?5min，待保溫?cái)嚢柰瓿?，將攪拌后的混合物放入布式漏斗中，?duì)其抽濾，收集濾渣;將上述收集得