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      浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法

      文檔序號(hào):10587427閱讀:1275來(lái)源:國(guó)知局
      浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法
      【專利摘要】本發(fā)明涉及浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,采用先分別浸漬活化劑,再將活化劑混合后浸漬的方法,能有效地提高泡沫載體的掛漿質(zhì)量,從而增加泡沫陶瓷的孔筋厚度和改善它的機(jī)械強(qiáng)度,此種泡沫載體表面處理方式簡(jiǎn)易,容易掌握操作,可以在陶瓷過濾器制造領(lǐng)域廣泛推廣使用。
      【專利說明】
      浸漬法制備泡沬陶瓷時(shí)泡沬載體的處理方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001] 本發(fā)明涉及浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng) 域。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫狀的多孔陶瓷,它是繼普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶 瓷之后發(fā)展起來(lái)的第三代多孔陶瓷制品。這種高技術(shù)陶瓷具有三維連通孔道,同時(shí)對(duì)其形 狀、孔尺寸、滲透性、表面積及化學(xué)性能均可進(jìn)行適度調(diào)整變化,制品就像是"被鋼化了的泡 沫塑料"或"被瓷化了的海綿體"。作為一種新型的無(wú)機(jī)非金屬過濾材料,泡沫陶瓷具有重量 輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、再生簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)及良好的過濾吸附性等優(yōu)點(diǎn),泡沫陶瓷 可以廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保、節(jié)能等領(lǐng)域。近年來(lái),泡沫陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域 又?jǐn)U展到航空領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、醫(yī)用材料領(lǐng)域及生物化學(xué)等領(lǐng)域。
      [0003] 泡沫陶瓷材料的制備方法很多,其中應(yīng)用比較成功的有:添加造孔劑法、發(fā)泡法、 有機(jī)泡沫浸漬法及溶膠-凝膠法等。其中,有機(jī)泡沫塑料浸漬法是目前公認(rèn)的制備泡沫陶瓷 最理想的方法。該方法的原理為:選擇具有三維開孔的泡沫載體,將準(zhǔn)備好的漿料均勻涂抹 在泡沫載體上,使得泡沫的孔筋上充分附著滿漿料,該漿料是由陶瓷原料經(jīng)球磨充分混合 后制得的固含量較高的漿料,然后將干燥后的半成品升高至一定溫度,將其中的泡沫充分 燃盡且漿料燒結(jié)致密后便可獲得與泡沫塑料結(jié)構(gòu)幾乎一致的泡沫陶瓷。該方法用有機(jī)泡沫 作為骨架來(lái)制備泡沫陶瓷,泡沫陶瓷性能的好壞取決于陶瓷漿料和有機(jī)泡沫的親和作用, 兩者的親和則取決于有機(jī)泡沫載體的表面處理及漿料的制備,泡沫載體的活化處理可改善 泡沫的掛漿質(zhì)量,而好的掛漿效果是獲得好的制品的關(guān)鍵,它直接關(guān)系到制品的容重、孔隙 率、強(qiáng)度、熱震性、微觀組織結(jié)構(gòu)等。
      [0004] 目前,常用的對(duì)有機(jī)泡沫載體的改性處理是將其浸泡于適當(dāng)濃度的氫氧化鈉溶液 中,以增加有機(jī)泡沫孔筋的粗糙度,同時(shí)去除掉有機(jī)泡沫中的隔膜,從而易于后期掛漿和降 低產(chǎn)品盲孔的產(chǎn)生機(jī)率。但是,采用該處理方法,生產(chǎn)的泡沫陶瓷仍存在抗壓強(qiáng)度不高的問 題。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,采用 該方法,能夠提高泡沫陶瓷的抗壓強(qiáng)度。
      [0006] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,包括依次進(jìn)行的如下步驟:
      [0007] a、將泡沫浸漬在羧甲基纖維素鈉水溶液中,取出,去除多余的羧甲基纖維素鈉水 溶液并干燥;
      [0008] b、將a步驟干燥后的泡沫浸漬在木質(zhì)素磺酸鈣水溶液中,取出,去除多余的木質(zhì)素 磺酸鈣水溶液并干燥;
      [0009] c、將b步驟干燥后的泡沫浸漬在聚乙烯亞胺水溶液中,取出,去除多余的聚乙烯亞 胺水溶液并干燥;
      [0010] d、將C步驟干燥后的泡沫浸漬在混合溶液中,取出,去除多余的混合溶液并干燥; 得到處理后的泡沫載體;其中,混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和 聚乙烯亞胺水溶液中的至少兩種;
      [0011] 其中,羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為0.5~5wt% ;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的濃度 為1~6wt%;聚乙烯亞胺水溶液的濃度為0.5~5wt%。
      [0012] 優(yōu)選的,所述混合溶液為體積比1:0.2~5:0.2~5的羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì) 素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液;更優(yōu)選所述混合溶液為體積比1:1:1的羧甲基纖維 素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液。
      [0013] 優(yōu)選的,所述混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯 亞胺水溶液中的任意兩種,以體積比為1:1~5混合;優(yōu)選以體積比為1:1混合。
      [0014] 本發(fā)明所述泡沫優(yōu)選為聚氨酯開孔泡沫或聚氯乙烯開孔泡沫;優(yōu)選為聚氨酯開孔 泡沫。
      [0015] 作為優(yōu)選方案,羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為l.〇wt%;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的 濃度為1.6wt% ;聚乙烯亞胺水溶液的濃度為1.2wt%。
      [0016] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,在a步驟之前,用洗滌劑和清 水洗滌,以去除泡沫表面的附著物。
      [0017] 采用本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法處理后的泡沫載體,可采 用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行浸漬燒結(jié),從而得到泡沫陶瓷材料。優(yōu)選的,本發(fā)明的方法適用于 Al 2〇3基泡沫陶瓷。
      [0018] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,采用先分別浸漬活化劑,再 將活化劑混合后浸漬的方法,能有效地提高泡沫載體的掛漿質(zhì)量,從而增加泡沫陶瓷的孔 筋厚度和改善它的機(jī)械強(qiáng)度,此種泡沫載體表面處理方式簡(jiǎn)易,容易掌握操作,可以在陶瓷 過濾器制造領(lǐng)域廣泛推廣使用。
      【具體實(shí)施方式】
      [0019] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,包括依次進(jìn)行的如下步驟:
      [0020] a、將泡沫浸漬在羧甲基纖維素鈉水溶液中,取出,去除多余的羧甲基纖維素鈉水 溶液并干燥;
      [0021] b、將干燥后的泡沫浸漬在木質(zhì)素磺酸鈣水溶液中,取出,去除多余的木質(zhì)素磺酸 鈣水溶液并干燥;
      [0022] c、將干燥后的泡沫浸漬在聚乙烯亞胺水溶液中,取出,去除多余的聚乙烯亞胺水 溶液并干燥;
      [0023] d、將干燥后的泡沫浸漬在混合溶液中,取出,去除多余的混合溶液并干燥;得到處 理后的泡沫載體;其中,混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯 亞胺水溶液中的至少兩種;
      [0024] 其中,羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為0.5~5wt% ;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的濃度 為1~6wt%;聚乙烯亞胺水溶液的濃度為0.5~5wt%。
      [0025] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,采用先分別浸漬活化劑,再 將活化劑混合后浸漬的方法,可以提高制備的泡沫陶瓷的性能,其浸漬的時(shí)間以泡沫載體 充分吸收活化劑為準(zhǔn)。
      [0026] 所述混合溶液為三種溶液的混合時(shí),優(yōu)選的,所述混合溶液為體積比1:0.2~5 : 0.2~5的羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液;更優(yōu)選所述 混合溶液為體積比1:1:1的羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水 溶液。
      [0027] 所述混合溶液為兩種溶液的混合時(shí),優(yōu)選的,所述混合溶液為羧甲基纖維素鈉水 溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液中的任意兩種,以體積比為1:1~5混合;優(yōu) 選以體積比為1:1混合。
      [0028] 制備泡沫陶瓷采用的是開孔的泡沫,主要燒結(jié)陶瓷坯體后留下的孔隙起到過濾的 作用。本發(fā)明所述泡沫優(yōu)選為聚氨酯開孔泡沫或聚氯乙烯開孔泡沫;優(yōu)選為聚氨酯開孔泡 沫。
      [0029] 作為優(yōu)選方案,羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為l.Owt%;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的 濃度為1.6wt% ;聚乙烯亞胺水溶液的濃度為1.2wt%。
      [0030] 本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,在a步驟之前,用洗滌劑和清 水洗滌,以去除泡沫表面的附著物。
      [0031] 采用本發(fā)明浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法處理后的泡沫載體,可采 用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行浸漬燒結(jié),從而得到泡沫陶瓷材料。優(yōu)選的,本發(fā)明的方法適用于 Al 2〇3基泡沫陶瓷。
      [0032] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述,并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實(shí)施例范圍之中。
      [0033] 實(shí)施例1
      [0034] 1、泡沫載體的活化處理
      [0035] 先用洗滌劑和清水洗滌去除聚氨醋泡沫表面的附著物,然后依次進(jìn)行如下處理步 驟:
      [0036] a、將清洗后的泡沫浸漬在濃度為1 .Owt%的羧甲基纖維素鈉水溶液(簡(jiǎn)寫CMC)中, 待充分吸收活化劑后取出,去除多余的羧甲基纖維素鈉水溶液并干燥;
      [0037] b、將干燥后的泡沫浸漬在濃度為1.6wt%的木質(zhì)素磺酸鈣水溶液(簡(jiǎn)寫Lignin) 中,待充分吸收活化劑后取出,去除多余的木質(zhì)素磺酸鈣水溶液并干燥;
      [0038] c、將干燥后的泡沫浸漬在濃度為1.2wt %的聚乙烯亞胺水溶液(簡(jiǎn)寫PEI)中,待充 分吸收活化劑后取出,去除多余的聚乙烯亞胺水溶液并干燥;
      [0039] d、將干燥后的泡沫浸漬在混合溶液中,待充分吸收活化劑后取出,去除多余的混 合溶液,用空氣壓縮機(jī)吹開被活化劑堵住的孔,在室溫下晾干24h備用,得到處理后的泡沫 載體;其中,混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液 按體積比1:1:1混合而成。
      [0040] 2.料漿制備
      [0041 ] 按要求稱取:α - Al2〇3:400g,無(wú)水乙醇(分析醇):40ml,木質(zhì)素磺酸|丐1.6g,磷酸二 氫鋁(AlH2P〇4): 100ml,CMC: lg,水:60g,加入Cr2〇3: 4g,Si02微粉:15g,F(xiàn)e2〇3: 2g,Ce02: 8g, Ti02微粉:2g,按照先液相后固相,先量少的后量多的原則將料加入攪拌機(jī)中,攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速 為2000m/min~3000m/min,原料全部加完后,繼續(xù)攪拌10~20分鐘,以獲得均勾穩(wěn)定的衆(zhòng) 料。
      [0042] 3.掛漿
      [0043]將處理過的聚氨酯泡沫完全浸入漿料中,吸飽漿液后取出,用手?jǐn)D出多余漿料,直 至漿料均勻的涂敷在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上。
      [0044] 4.干燥
      [0045] 把掛好漿的泡沫放在干燥通風(fēng)處,自然干燥24h;然后,放在干燥箱中在110°C中干 燥24h除去自由水。
      [0046] 5.燒成
      [0047]干燥坯體在箱式電爐中進(jìn)行分段燒結(jié),以一定的升溫速度升至1430°C并保溫 180min,隨爐冷卻制成制品。
      [0048]測(cè)定制備的泡沫陶瓷的容重、孔隙率及抗壓強(qiáng)度。其容重為0.47g · cnf3、抗壓強(qiáng)度 為2 · 6MPa,孔隙率為83 · 1 %。
      [0049] 實(shí)施例2~6
      [0050] 按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理時(shí)浸漬的活化劑羧甲基纖維素 鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液的濃度以及混合溶液的種類,其活化 劑的濃度見表1,得到的泡沫陶瓷的容重、孔隙率及抗壓強(qiáng)度見表1。
      [0051] 對(duì)比例1
      [0052]按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,僅浸漬一種活化劑(羧 甲基纖維素鈉水溶液),得到的泡沫陶瓷性能見表1。
      [0053] 對(duì)比例2
      [0054]按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,僅浸漬一種活化劑(木 質(zhì)素磺酸鈣水溶液)得到的泡沫陶瓷性能見表1。
      [0055] 對(duì)比例3
      [0056]按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,僅浸漬一種活化劑(聚 乙烯亞胺水溶液)得到的泡沫陶瓷性能見表1。
      [0057] 對(duì)比例4
      [0058]按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,依次浸漬羧甲基纖維素 鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液后干燥即可,得到的泡沫陶瓷性能見 表1。
      [0059] 對(duì)比例5
      [0060] 按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,依次浸漬羧甲基纖維素 鈉水溶液和混合溶液后干燥即可,得到的泡沫陶瓷性能見表1。
      [0061 ]表1表面活性劑對(duì)泡沫陶瓷性能的影響
      [0065]由1可以看出不同種類、不同比例的表面活性劑對(duì)泡沫陶瓷性能的影響,實(shí)施例1, 由于各種表面活性劑比例達(dá)到最優(yōu),所活化處理得到的泡沫陶瓷綜合性能最優(yōu),而實(shí)施例2 ~6各種表面活性劑的比例沒有達(dá)到最優(yōu),所活化處理得到泡沫陶瓷的性能劣于實(shí)施例1, 對(duì)比例1~5按照實(shí)施例1的方法,僅改變泡沫載體的活化處理的步驟,不能充分活化聚氨酯 泡沫,所得到泡沫陶瓷的性能均劣于本發(fā)明的方法制備的泡沫陶瓷。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特征在于,包括依次進(jìn)行的如下步 驟: a、 將泡沫浸漬在羧甲基纖維素鈉水溶液中,取出,去除多余的羧甲基纖維素鈉水溶液 并干燥; b、 將a步驟干燥后的泡沫浸漬在木質(zhì)素磺酸鈣水溶液中,取出,去除多余的木質(zhì)素磺酸 鈣水溶液并干燥; c、 將b步驟干燥后的泡沫浸漬在聚乙烯亞胺水溶液中,取出,去除多余的聚乙烯亞胺水 溶液并干燥; d、 將c步驟干燥后的泡沫浸漬在混合溶液中,取出,去除多余的混合溶液并干燥;得到 處理后的泡沫載體;其中,混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙 烯亞胺水溶液中的至少兩種; 其中,羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為0.5~5wt% ;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的濃度為1~ 6wt% ;聚乙烯亞胺水溶液的濃度為0.5~5wt%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特征在于:所 述混合溶液為體積比1:0.2~5:0.2~5的羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和 聚乙烯亞胺水溶液;優(yōu)選所述混合溶液為體積比1:1:1的羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺 酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特征在于:所 述混合溶液為羧甲基纖維素鈉水溶液、木質(zhì)素磺酸鈣水溶液和聚乙烯亞胺水溶液中的任意 兩種,以體積比為1:1~5混合;優(yōu)選以體積比為1:1混合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特 征在于:所述泡沫為聚氨酯開孔泡沫或聚氯乙烯開孔泡沫;優(yōu)選為聚氨酯開孔泡沫。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特 征在于:羧甲基纖維素鈉水溶液的濃度為l.Owt%;木質(zhì)素磺酸鈣水溶液的濃度為1.6wt%; 聚乙烯亞胺水溶液的濃度為1.2wt%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的浸漬法制備泡沫陶瓷時(shí)泡沫載體的處理方法,其特 征在于:所述泡沫陶瓷為于Al2O 3基泡沫陶瓷。
      【文檔編號(hào)】C04B38/06GK105948804SQ201610273637
      【公開日】2016年9月21日
      【申請(qǐng)日】2016年4月28日
      【發(fā)明人】陳軍超, 彭鐘
      【申請(qǐng)人】十九冶成都建設(shè)有限公司
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