凝胶注模法制备多孔陶瓷

第27卷第6期 硅　酸　盐　通　报 V o l .27　N o .6　2008年12月 B U L L E T I N O F T H E C H I N E S E C E R A M I C S O C I E T Y D e c e m b e r ,2008　凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究刘雪丽,尹洪峰,任　耘,张军战(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安　710055)摘要:本文采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷。

借助N D J -1型旋转式粘度计、压汞仪、S E M 等表征方法,研究了固相含量、p H 值对浆料粘度的影响、以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌。

在1650℃下烧成,制备出了体积密度在1.32～1.82g /c m 3、气孔率在54～67%、耐压强度在19.7～42.9M P a 之间的多孔氧化铝陶瓷。

凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷。

关键词:凝胶注模;多孔氧化铝陶瓷;发泡剂;孔径分布中图分类号:T Q 174.6 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2008)06-1162-04S t u d y o n t h e P r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e s P o r o u sA l 2O 3Ce r a m i c b y G e l c a s t i n g L I UX u e -l i ,Y I NH o n g -f e ng ,R E NY u n ,Z H A N GJ u n -zh a n(S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,X i 'a n U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e ＆T e c h n o l o g y ,X i 'a n 710055,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w a s p r e p a r e d b y u s i n g g e l c a s t i n g a n d f o a m i n g .W i t h t h e N D J -1-t y p e r o t a t i n g v i s c o m e t e r ,t h e m e r c u r y d e v i c e ,S E Ma n d s o o n ,t h e e f f e c t o f s o l i d p h a s e c o n t e n t a n d p Hv a l u e o nt h ev i s c o s i t y o f s l u r r y ,t h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o na n df r a c t u r e m o r p h o l o g yo f p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w e r e i n v e s t i g a t e d .P o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w h i c h t h e b u l k d e n s i t y i s 1.32～1.82g /c m 3,p o r o s i t y i s i n 54～67%,c o m p r e s s i v e s t r e n g t h i n 19.7～42.9M P a w a s f a b r i c a t e d w h e n f i r e d a t 1650℃.G e l c a s t i n g c o m b i n i n g w i t h f o a m i n g c a n p r e p a r e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w i t h a e x c e l l e n t p r o p e r t i e s .K e y w o r d s :g e l c a s t i n g ;p o r o u s A l 2O 3c e r a m i c ;f o a m i n g ;p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n 作者简介:刘雪丽(1983-),女,硕士研究生.主要从事保温隔热材料的研究.E -m a i l :l i u j i n g 831208@163.c o m1　引　言由于多孔氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨性、耐侵蚀、热导率低、化学稳定性好等优良性能,被广泛应用于熔融金属过滤、热气体过滤、微孔膜、传感器、隔膜材料和固定化酶载体以及保温隔热等。

万方数据　万方数据第６期周立忠，等：叔丁醇基凝胶注模工艺制备轻质、高强莫来石多孔陶瓷１１７５图１不同烧结温度条件下莫来石多孔陶瓷的微观结构Ｆｉｇ．ＩＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｏｒｏｕｓｍｕｌｌｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｓｉｎｔｅｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（ａ）１２５０＇Ｅ；（ｂ）１３００。

Ｃ；（ｃ）１３５０。

Ｃ；（ｄ）１４００＂Ｃ；（ｅ）１４５０＇：Ｅ；（ｆ）Ｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ图２ＴＢＡ基凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷的结构示意图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆｐｏｒｏｕｓｍｕｌｌｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｂｙＴＢＡｂａｓｅｄ—ｇｅｌｃａｓｔｉｎｇ表１叔丁醇和水的物理性能Ⅲ】Ｔａｂｌｅ１ＰｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴＢＡａｎｄｗａｔｅｒ［１０】…／（Ｄ等，，睾ｓ蒜‘篇Ｓｕｒｆａｃｅｔｅ冀ｎｓｉｏｎ度与气孔率的关系曲线，依据公式（１）的表示方法，通过公式拟合，其ｂ值为１６．８，远远高于目前所报道的莫来石、碳化硅／堇青石等多孔陶瓷的ｂ值（二者的ｂ值分别为６和４．８）‘１４Ｊ５。

，这表明在本试验气孑Ｌ率范围内，气孔率的微小改变将会引起材料强度的急剧变化，这将有利于在气孔率下降较小的前提下获得更高的强度．Ａｔｉｓｉｖａｎ等¨钊采用熔融沉积工艺，以氧化镁为烧结助剂，制备了孑Ｌ径尺寸为１５０～４００斗ｍ的莫来石多孔陶瓷，在气孔率为４０％时，压缩强度约为３０ＭＰａ．Ｋｉｍ等Ⅲ３以添加氧化铝的聚氧硅烷为原料，制备出孔径小于２０１ｘｍ的莫来石多孔陶瓷，当气孔率为４０％和６５％时，压缩强度分别为６０ＭＰａ和１５ＭＰａ．与文献［１６．１７］相比，本试验采用叔丁醇基凝胶注模成型方法制备莫来石多孔陶瓷，在相似强度或在相似气孔率条件下能够获得更高的气孔率或更高的强度，结合图１的微观结构观察结果，分析认为其主要原因为：（１）均匀分布的孔隙结构．这种均匀的孔隙　万方数据　万方数据　万方数据。

凝胶剂制备氧化铝多孔陶瓷工艺流程英文回答：Sol-Gel Processing of Porous Alumina Ceramics.The sol-gel process is a versatile technique for the fabrication of porous alumina ceramics. The process involves the hydrolysis and condensation of a metal alkoxide precursor, typically aluminum sec-butoxide (ASB), in an alcohol solvent. The resulting sol is then gelled to form a rigid network, which is subsequently dried and sintered to produce a porous ceramic.The sol-gel process offers several advantages for the fabrication of porous alumina ceramics. First, the process is relatively simple and can be easily scaled up for commercial production. Second, the sol-gel process allows for the precise control of pore size and morphology. Third, the process can be used to produce ceramics with a wide range of properties, including high porosity, high surfacearea, and high thermal stability.The sol-gel process for the fabrication of porous alumina ceramics typically involves the following steps:1. Preparation of the sol: The sol is prepared by hydrolyzing and condensing ASB in an alcohol solvent. The hydrolysis reaction is typically carried out in the presence of a catalyst, such as hydrochloric acid. The condensation reaction is then carried out by adding water to the sol.2. Gelation: The sol is gelled by heating it to a temperature above the gelation point. The gelation point is the temperature at which the sol transitions from a liquid to a solid state.3. Drying: The gel is dried to remove the solvent. The drying process is typically carried out at a low temperature to prevent the gel from cracking.4. Sintering: The dried gel is sintered at a hightemperature to produce a porous ceramic. The sintering temperature is typically between 1200°C and 1600°C.The sol-gel process can be used to produce a wide range of porous alumina ceramics with different pore sizes and morphologies. The pore size and morphology of the ceramic can be controlled by varying the sol preparation conditions, such as the hydrolysis ratio, the condensation ratio, andthe gelation temperature.Porous alumina ceramics fabricated by the sol-gel process have a wide range of applications, including filtration, catalysis, and sensors.中文回答：凝胶剂制备氧化铝多孔陶瓷工艺流程。

《超高孔隙率多孔陶瓷的制备、结构与性能》一、引言随着现代工业的快速发展，多孔陶瓷作为一种重要的工程材料，在能源、环境、生物医学等领域得到了广泛的应用。

其中，超高孔隙率多孔陶瓷因其独特的物理和化学性质，如高比表面积、良好的吸附性能和优异的热稳定性等，受到了越来越多的关注。

本文旨在介绍超高孔隙率多孔陶瓷的制备方法、结构特性及其性能应用。

二、超高孔隙率多孔陶瓷的制备（一）制备方法超高孔隙率多孔陶瓷的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、模板法、发泡法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，其基本原理是将金属盐或金属醇盐等前驱体在一定的条件下进行水解和缩聚反应，形成凝胶体，再经过干燥、烧结等工艺得到多孔陶瓷。

（二）制备过程具体制备过程如下：首先，将所需原料按照一定比例混合，制备出均匀的溶胶；然后通过一定的手段引入气孔或模板，形成多孔结构；最后进行干燥、烧结等工艺，得到最终的多孔陶瓷产品。

三、超高孔隙率多孔陶瓷的结构特性（一）微观结构超高孔隙率多孔陶瓷具有典型的蜂窝状或泡沫状微观结构，其内部包含大量的相互连通或封闭的孔洞。

这些孔洞的存在使得多孔陶瓷具有较高的比表面积和良好的吸附性能。

（二）物理性质此外，超高孔隙率多孔陶瓷还具有优异的热稳定性、良好的机械性能和化学稳定性等。

其热稳定性主要得益于其内部结构的稳定性；而良好的机械性能和化学稳定性则主要归因于其高纯度的原料和致密的骨架结构。

四、超高孔隙率多孔陶瓷的性能应用（一）能源领域由于多孔陶瓷具有较高的比表面积和良好的吸附性能，因此可用于能源领域的催化剂载体、燃料电池的电解质等。

此外，其优异的热稳定性也使得其在高温环境下的能源利用中具有广阔的应用前景。

（二）环境领域在环境领域，超高孔隙率多孔陶瓷可用于废水处理、空气净化等方面。

其内部的孔洞可以吸附和分离水中的有害物质，同时其表面还可以提供丰富的活性位点，促进污染物的降解。

（三）生物医学领域在生物医学领域，多孔陶瓷可用于制备人工骨、牙种植体等生物医用材料。

MMA-粉煤灰漂珠体系凝胶注模成型制备多孔陶瓷林晓亮;余阳;陈泉源【摘要】以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,粉煤灰漂珠为骨料,采用非水基凝胶注模成型工艺制备多孔陶瓷.考察了MMA含量对浆料性能的影响、MMA预聚合方式对浆料成型的影响以及生坯的排胶与烧结方法,并对多孔陶瓷性能进行了表征.研究表明:微波预聚合可缩短诱导期、加速MMA本体聚合;过高的微波功率和引发剂用量使反应加速,不利于聚合稳定;提高预聚合程度有助于缩短浆料固化时间、降低生坯体积收缩;为保证浆料的流动性及生坯的完整性,应将MMA预聚液含量控制在45wt％～60wt％;生坯(MMA 50wt％)在380℃排胶1h、1050℃烧结2h,得到的多孔陶瓷抗弯强度为40.35MPa,显气孔率为42.03％,平均孔径为1.12μm.%In order to avoid traditional toxic gelcasting monomer system,a nonaqueous-based gelcasting using methyl methacrylate as organic monomer and fly ash floating beads as the inorganic aggregates was adopted to prepare porous ceramics.The influences of MMA pre-polymerization method and proportion of monomers on the slurry curing were investigated,in combination with which the sintering process was also discussed.In addition,the property of the porous ceramics was characterized.The results showed that microwave pre-polymerization could shorten the induction period and accelerate the MMA bulk polymerization,while stronger microwave power and more initiator dosage could increase the reaction rate,which affect the stability of polymerization.The slurry curing time could be shortened and the volumetric shrinkage of green bodies could be reduced if the larger molecular weight prepolymer were used in thegelcasting.In order to get slurry with good fluid performance and perfect green bodies,the proportion of MMA prepolymer should be set between45wt％ and 60wt％.The porous ceramics can be prepared in the conditionof the green bodies dumped at 380℃ for 1h and sintered at 1050℃ for2h.In this case,the bending strength,porosity and average pore size of the porous ceramics were 40.35MPa,42.03％and 1.12μm.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】8页(P927-933,962)【关键词】凝胶注模成型;甲基丙烯酸甲酯;粉煤灰漂珠;微波预聚合;多孔陶瓷【作者】林晓亮;余阳;陈泉源【作者单位】东华大学环境科学与工程学院,国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心,上海201620;东华大学环境科学与工程学院,国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心,上海201620;东华大学环境科学与工程学院,国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TQ174;TB34凝胶注模成型是利用有机单体聚合将陶瓷骨料原位固定，再经由一系列固化、干燥、排胶、烧结等过程制备出致密陶瓷或多孔陶瓷材料的一种先进陶瓷制备工艺。