CN108975896A - 一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法 - Google Patents

一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：（1）将改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂等原料球磨，得到混合均匀的粉料；（2）将水75wt％、羧甲基纤维素12 wt％、乙二醇7 wt％、硬脂酸钠3 wt%、甘油3 wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；（3）将粉料80 wt％与混合液20wt%混合均匀后陈腐36小时得到泥料；（4）将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；（5）将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体定型成干坯；（6）将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉。本发明通过本发明采用蛋白土作为主料，再次基础上添加烧结助剂，能够有效的降低堇青石陶瓷蜂窝的烧结温度，提高机械强度，降低热膨胀系数。

Description

一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法
技术领域
本发明涉及一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，属于无机陶瓷材料领域。
背景技术
堇青石蜂窝陶瓷是一种目前迅猛发展、应用面越来越广泛的陶瓷材料，由于其巨大的比表面积、低膨胀系数、耐高温和耐腐蚀等特性使其用于制备汽车尾气处理的载体、红外辐射材料、发电厂的蓄热和工业上用的大型除尘设备等，也被称为环保陶瓷。现在的堇青石蜂窝陶瓷以高岭土、滑石、氧化铝为主要原料，通过添加其它原料来调节器含量，成本高。申请公布号CN103508748A，发明名称：一种堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法，它包括50-70份堇青石、30-40份高岭土、1.8-3.5份黏土、10-16份滑石、4-8份碳酸镁、1-3份硬脂酸及5-10份去离子水。该发明的堇青石蜂窝陶瓷，采用特殊的原料配方，不仅价格低廉，且综合性能优异，具有耐热、耐磨、防腐蚀及绝缘等性能。但是该发明采用堇青石为原料，但是堇青石自然界中存在很少，导致其制备成本高，不利于推广使用。
发明内容
本发明提供了一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，解决了现有堇青石陶瓷成本高、强度低和热膨胀系数高等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：
(1)按照改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂的重量比55:30:14:1的比例，原料放入玛瑙球磨罐中，用行星球磨机以300rpm球磨3h，得到混合均匀的粉料；
(2)将水75wt％、羧甲基纤维素12wt％、乙二醇7wt％、硬脂酸钠3wt％、甘油3wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；
(3)将粉料80wt％与混合液20wt％混合均匀后陈腐36小时得到泥料；
(4)将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
(5)将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入火炉中干燥定型成干坯；
(6)将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉，既得堇青石蜂窝陶瓷。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的烧结助剂，按照重量份计，包括30-40份滑石、20-30份长石、20-30份高岭土、1份氧化铈、3-5份钛白粉。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的改性蛋白土的制备方法为称取一定量蛋白土600℃焙烧2h后，按照液固比为3∶1加入浓度为40％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的烧制为以0.3℃/min的速率缓慢升温至120℃，保温2小时，然后以0.5℃/min，升温至300℃，保温2小时，1℃/min升至600℃，保温1小时，5℃/min升至1400℃保温3小时，然后随炉冷却。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的烧结助剂的制备方法：(1)将滑石、长石、高岭土分别600℃焙烧2h后，按照液固比为4∶1加入浓度为30％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥；(2)将处理后的滑石、长石、高岭土、氧化铈和钛白粉混合均匀，然后4℃/min升至1300℃保温3小时烧结，然后随炉冷却；(4)将得到的烧结物粉碎，球磨，即得烧结助剂。
本发明的有益效果：
本发明通过本发明采用蛋白土作为主料，再次基础上添加烧结助剂，烧结助剂采用生滑石、长石、高岭土、氧化铈、白和钛白粉，并且其进行除杂和烧结处理，使得得到的烧结助剂具有优良的性能，能够有效的降低堇青石陶瓷蜂窝的烧结温度，提高机械强度，降低热膨胀系数。
蛋白土又称蛋白石，是一种含水非晶质或胶质的活性二氧化硅，是一种无定形硅质矿物。其化学组成为SiO2.nH2O，其中所Si为无定形结构，主要成份除Si外还含少量氧化铁、氧化铝、锰、铜和有机杂质等。蛋白石岩是由极微小的蛋白石球体组成，有较发育的孔隙，具有孔隙度高，吸水性强，吸附性好等特点。经过改性处理，SiO2含量由79％升至90％，且空隙率大幅提高。采用蛋白土作为主料，作为造孔剂，可以有效的提高堇青石蜂窝陶瓷的空隙率，降低粘结剂的用量，进而提高产品的强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：
(1)按照改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂的重量比55:30:14:1的比例，原料放入玛瑙球磨罐中，用行星球磨机以300rpm球磨3h，得到混合均匀的粉料；
(2)将水75wt％、羧甲基纤维素12wt％、乙二醇7wt％、硬脂酸钠3wt％、甘油3wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；
(3)将粉料80wt％与混合液20wt％混合均匀后陈腐36小时得到泥料；
(4)将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
(5)将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入火炉中干燥定型成干坯；
(6)将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉，既得堇青石蜂窝陶瓷，所述的烧制为以0.3℃/min的速率缓慢升温至120℃，保温2小时，然后以0.5℃/min，升温至300℃，保温2小时，1℃/min升至600℃，保温1小时，5℃/min升至1400℃保温3小时，然后随炉冷却。
所述的改性蛋白土的制备方法为称取一定量蛋白土600℃焙烧2h后，按照液固比为3∶1加入浓度为40％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥。
所述的烧结助剂，按照重量份计，包括30份滑石、30份长石、25份高岭土、1份氧化铈、3份钛白粉。
所述的烧结助剂的制备方法：(1)将滑石、长石、高岭土分别600℃焙烧2h后，按照液固比为4∶1加入浓度为30％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥；(2)将处理后的滑石、长石、高岭土、氧化铈和钛白粉混合均匀，然后4℃/min升至1300℃保温3小时烧结，然后随炉冷却；(4)将得到的烧结物粉碎，球磨，即得烧结助剂。
实施例2
一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：
(1)按照改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂的重量比55:30:14:1的比例，原料放入玛瑙球磨罐中，用行星球磨机以300rpm球磨3h，得到混合均匀的粉料；
(2)将水75wt％、羧甲基纤维素12wt％、乙二醇7wt％、硬脂酸钠3wt％、甘油3wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；
(3)将粉料80wt％与混合液20wt％混合均匀后陈腐36小时得到泥料；
(4)将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
(5)将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入火炉中干燥定型成干坯；
(6)将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉，既得堇青石蜂窝陶瓷，所述的烧制为以0.3℃/min的速率缓慢升温至120℃，保温2小时，然后以0.5℃/min，升温至300℃，保温2小时，1℃/min升至600℃，保温1小时，5℃/min升至1400℃保温3小时，然后随炉冷却。
所述的改性蛋白土的制备方法为称取一定量蛋白土600℃焙烧2h后，按照液固比为3∶1加入浓度为40％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥。
所述的烧结助剂，按照重量份计，包括35份滑石、25份长石、20份高岭土、1份氧化铈、4份钛白粉。
所述的烧结助剂的制备方法：(1)将滑石、长石、高岭土分别600℃焙烧2h后，按照液固比为4∶1加入浓度为30％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥；(2)将处理后的滑石、长石、高岭土、氧化铈和钛白粉混合均匀，然后4℃/min升至1300℃保温3小时烧结，然后随炉冷却；(4)将得到的烧结物粉碎，球磨，即得烧结助剂。
实施例3
一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：
(1)按照改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂的重量比55:30:14:1的比例，原料放入玛瑙球磨罐中，用行星球磨机以300rpm球磨3h，得到混合均匀的粉料；
(2)将水75wt％、羧甲基纤维素12wt％、乙二醇7wt％、硬脂酸钠3wt％、甘油3wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；
(3)将粉料80wt％与混合液20wt％混合均匀后陈腐36小时得到泥料；
(4)将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
(5)将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入火炉中干燥定型成干坯；
(6)将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉，既得堇青石蜂窝陶瓷，所述的烧制为以0.3℃/min的速率缓慢升温至120℃，保温2小时，然后以0.5℃/min，升温至300℃，保温2小时，1℃/min升至600℃，保温1小时，5℃/min升至1400℃保温3小时，然后随炉冷却。
所述的改性蛋白土的制备方法为称取一定量蛋白土600℃焙烧2h后，按照液固比为3∶1加入浓度为40％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥。
所述的烧结助剂，按照重量份计，包括40份滑石、20份长石、30份高岭土、1份氧化铈、5份钛白粉。
所述的烧结助剂的制备方法：(1)将滑石、长石、高岭土分别600℃焙烧2h后，按照液固比为4∶1加入浓度为30％硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥；(2)将处理后的滑石、长石、高岭土、氧化铈和钛白粉混合均匀，然后4℃/min升至1300℃保温3小时烧结，然后随炉冷却；(4)将得到的烧结物粉碎，球磨，即得烧结助剂。
测定实施例1-3的堇青石陶瓷性能，具体见下表。
热膨胀系数/℃ 开气孔率/％ 轴向抗压/(MPa)
实施例1 1.38×10-6 62.3 13.5
实施例2 1.40×10-6 62.8 12.8
实施例3 1.41×10-6 63.1 12.6
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照改性蛋白土：氧化铝：氧化镁：烧结助剂的重量比55:30:14:1的比例，原料放入玛瑙球磨罐中，用行星球磨机以300rpm球磨3h，得到混合均匀的粉料；
（2）将水75wt％、羧甲基纤维素12 wt％、乙二醇7 wt％、硬脂酸钠3 wt %、甘油3 wt％，先搅拌均匀后，得到混合液；
（3）将粉料80 wt％与混合液20wt%混合均匀后陈腐36小时得到泥料；
（4）将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
（5）将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入火炉中干燥定型成干坯；
（6）将蜂窝陶瓷体干坯放入煅烧炉中，烧制，冷却出炉，既得堇青石蜂窝陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种蛋白土制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，其特征在于：所述的烧结助剂，按照重量份计，包括30-40份滑石、20-30份长石、20-30份高岭土、1份氧化铈、3-5份钛白粉。
3.根据权利要求1所述的一种蛋白土制备堇青石陶瓷，其特征在于：
所述的改性蛋白土的制备方法为称取一定量蛋白土600℃焙烧2h后，按照液固比为 3∶1加入浓度为 40%硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥。
4.根据权利要求1所述的一种蛋白土制备堇青石陶瓷，其特征在于：所述的烧制为以0.3℃/min 的速率缓慢升温至120℃，保温2小时，然后以0.5℃/min，升温至300℃，保温2小时，1℃/min升至600℃，保温1小时， 5℃ /min升至 1400℃保温3小时，然后随炉冷却。
5.根据权利要求1所述的一种蛋白土制备堇青石陶瓷，其特征在于：所述的烧结助剂的制备方法：（1）将滑石、长石、高岭土分别600℃焙烧2h后，按照液固比为 4∶1加入浓度为30%硫酸，搅拌均匀，100℃，反应2h，然后用水冲洗至无硫酸，干燥；（2）将处理后的滑石、长石、高岭土、氧化铈和钛白粉混合均匀，然后4℃ /min升至 1300℃保温3小时烧结，然后随炉冷却；（4）将得到的烧结物粉碎，球磨，即得烧结助剂。
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