一種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及泡沫陶瓷材料的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地是指一種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸 聲材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對電力的需求日益增加，使得部分變電站處于城市的中心或 人口密集區(qū)，在這種情況下，變電站的噪聲問題越來越引起人們的高度重視。為了降低變壓 器噪聲對環(huán)境的影響，可從兩個方面采取措施:一是降低變壓器本身的噪聲，如降低鐵芯的 工作磁密、完善鐵芯和引線的夾持結(jié)構(gòu)、加大油箱壁厚度等;二是在變壓器外部采取消聲或 隔聲的措施。隨著對變電站噪聲治理方法的深入研究，新材料在變電站噪聲治理方面的應(yīng) 用越來越多。
[0003] 泡沫陶瓷是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的定向共振腔吸聲硅酸鹽納米材料，其充當(dāng)變壓器 的吸聲材料將具有較好的吸聲效果，且具備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本較低等特點(diǎn)。
[0004] 發(fā)泡注凝法(foam-gel-cast ing，F(xiàn)GC)是將陶瓷衆(zhòng)料發(fā)泡與凝膠注模工藝相結(jié)合 制備泡沫陶瓷坯體的工藝，該工藝?yán)脻{體中有機(jī)單體在催化作用下產(chǎn)生原位聚合固化， 可制備孔隙率90%以上、力學(xué)強(qiáng)度高的泡沫陶瓷。該方法因設(shè)備簡單，脫模便捷、可成型復(fù) 雜零件和成本低等優(yōu)點(diǎn)，受到了業(yè)界廣泛關(guān)注。但因常規(guī)的氧化-還原凝膠體系成型過程控 制難度大、氧阻凝、以及單體毒性等原因，工業(yè)化推廣受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是要提供一種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的制備方法。該方法 采用無毒環(huán)保的瓊脂糖溶液作凝膠劑，通過發(fā)泡注凝法(發(fā)泡注凝是在凝膠注凝的基礎(chǔ)上 引入發(fā)泡法，孔隙率更高)制備氧化鋁泡沫陶瓷吸聲材料，所制得的氧化鋁泡沫陶瓷吸聲材 料具備良好的吸聲性能和機(jī)械強(qiáng)度，且制備工藝所需設(shè)備成本較低，操作方便，制備周期較 短，所用原材料簡單易得，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的制備方法， 其特征在于，它包括如下步驟：
[0007] 步驟1:配液，將瓊脂糖與去離子水混合配制成濃度為4~6wt. %的瓊脂糖溶液，并 在溫度為60~65°C的條件下保溫備用；
[0008] 步驟2:成漿，將氧化鋁陶瓷粉末加入分散劑中，并進(jìn)行攪拌隨后混合球磨，得到分 散均勻的氧化鋁陶瓷漿料，在該氧化鋁陶瓷漿料中加入步驟1中部分備用的瓊脂糖溶液，加 入補(bǔ)充去離子水，混合均勻后得到陶瓷漿料，并在溫度為60~65°C的條件下保溫備用；
[0009] 步驟3:成型，在步驟2所得的陶瓷漿料中加入發(fā)泡劑攪拌均勻，進(jìn)行發(fā)泡處理得到 發(fā)泡的漿料，并將該發(fā)泡的漿料注入模具內(nèi)，然后將模具水冷，使所述發(fā)泡的漿料從液態(tài)轉(zhuǎn) 變?yōu)槟z態(tài)，得到坯體；
[0010] 步驟4:燒結(jié)，將步驟3所得的坯體脫模后在室溫下干燥，再在爐子里燒結(jié)，最后隨 爐子冷卻至20~30 °C，即得到氧化鋁多孔泡沫陶瓷。
[0011] 上述技術(shù)方案的步驟2中，氧化鋁陶瓷漿料的固含量為40~55vol. %。該參數(shù)設(shè)計(jì) 能保證氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的強(qiáng)度。
[0012] 上述技術(shù)方案的步驟2中，混合球磨的時間為4~1 Oh。該參數(shù)設(shè)計(jì)能保證氧化鋁多 孔泡沫陶瓷吸聲材料的強(qiáng)度。
[0013] 上述技術(shù)方案的步驟2中，分散劑為聚丙烯酸銨溶液，所述聚丙烯酸銨溶液的濃度 為0.5~0.63wt. %。
[0014] 上述技術(shù)方案的步驟2中，瓊脂糖的加入質(zhì)量為氧化鋁陶瓷質(zhì)量的0.25~ l.OOwt. %。該配比的設(shè)計(jì)使得本發(fā)明得到的泡沫陶瓷可以達(dá)到最佳的吸聲性能。
[0015] 上述技術(shù)方案的步驟2中，加入瓊脂糖溶液和補(bǔ)充去離子水后制得的陶瓷漿料中 氧化鋁固含量為25~35vol. %。該參數(shù)設(shè)計(jì)能保證氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的強(qiáng)度。
[0016] 上述技術(shù)方案的步驟3中，發(fā)泡劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉。
[0017] 上述技術(shù)方案的步驟4中，坯體脫模后室溫干燥時間為24~72h。
[0018] 上述技術(shù)方案的步驟3中發(fā)泡劑的加入量為0.1~0.3g。
[0019] 上述技術(shù)方案的步驟1中，還需要對瓊脂糖溶液在壓強(qiáng)為135~150kpa的容器中， 在溫度為120~125°C的條件下，加熱10~15分鐘，之后再進(jìn)行保溫備用；
[0020] 所述步驟2中，氧化鋁陶瓷粉末的粒度范圍為0.1~5μπι;
[0021] 所述步驟3中，模具水冷至10~16°C ;
[0022] 所述步驟4中，燒結(jié)過程先以1~的升溫速率升溫到500~600°C，再以2~4 TmirT1的升溫速率升溫到1500~1575Γ并保溫1~3h。該設(shè)計(jì)進(jìn)一步增強(qiáng)了氧化鋁多孔泡 沫陶瓷吸聲材料的強(qiáng)度。
[0023] 上述技術(shù)方案中的各個參數(shù)均是對多孔泡沫陶瓷吸聲材料性能進(jìn)行綜合考慮后 選擇的。此處如果瓊脂糖加入量過大，漿料粘度會加大，流動性變差，如果瓊脂糖加入量不 足，則凝膠效果不好，坯體強(qiáng)度不高。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0025] 其一，本發(fā)明采用無毒的瓊脂糖溶液作為凝膠劑，對環(huán)境無公害，同時瓊脂糖溶液 在冷卻過程中能迅速形成凝膠，得到坯體強(qiáng)度較高；
[0026] 其二，本發(fā)明對瓊脂糖溶液在容器中加熱后進(jìn)行保溫處理，降低了其粘度，從而增 加陶瓷懸浮液的發(fā)泡性能，這樣得到的泡沫陶瓷可以達(dá)到最佳的吸聲性能；
[0027] 其三，本發(fā)明的制備工藝所需設(shè)備成本較低，操作方便，制備周期較短，且所用原 材料簡單易得，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。本發(fā)明的吸聲材料用于將變壓器包圍住進(jìn)行吸聲 處理或在變壓器廠房墻壁上安裝該材料制作的吸聲墻。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0029] 實(shí)施例1:
[0030] 一種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的制備方法，它包括如下步驟：
[0031]步驟1:配液，將lg瓊脂糖與24g去離子水混合配制成濃度為4wt. %的瓊脂糖溶液， 再將配得的瓊脂糖溶液在壓強(qiáng)為140kpa的容器中，在溫度為121°C的條件下加熱11分鐘，再 在溫度為65°C的條件下保溫備用；
[0032]步驟2:成漿，將82.9g氧化鋁陶瓷粉末(粒度為0.1~5μπι)加入17. lg聚丙烯酸銨水 溶液(濃度為〇.5wt. % )中進(jìn)行分散，經(jīng)過機(jī)械攪拌后混合球磨6h，得到分散均勻的氧化鋁 陶瓷漿料(固含量為55vol. % )，從步驟1的備用瓊脂糖溶液中取10.4g加入氧化鋁陶瓷漿料 中，補(bǔ)入11.3g去離子水，混合均勻后得到陶瓷漿料，在溫度為65°C的條件下保溫備用； [0033]步驟3:成型，在步驟2所得的陶瓷漿料中加入0.24g發(fā)泡劑并攪拌均勻，再將發(fā)泡 的漿料注入模具內(nèi)，然后將模具水冷到15°C，使發(fā)泡的漿料從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)，得到坯 體；
[0034]步驟4:燒結(jié)，將步驟3所得的坯體脫模后在室溫下干燥48h，再在爐子里燒結(jié)，燒結(jié) 過程中先以Srmirr1的升溫速率升溫到600°C，再以fCmirT1的升溫速率升溫到1575°C并保 溫2h，最后隨爐子冷卻至20~30°C，即得到氧化鋁多孔泡沫陶瓷。
[0035] 實(shí)施例2:
[0036] -種氧化鋁多孔泡沫陶瓷吸聲材料的制備方法，它包括如下步驟：
[0037] 步驟1:配液，將lg瓊脂糖與19g去離子水混合配制成濃度為5wt. %的瓊脂糖溶液， 再將配得的瓊脂糖溶液在壓強(qiáng)為140kpa的容器中，在溫度為121