浸渍法制备细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器

论文摘要

泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70%～90%,并具有三维立体网络骨架结构和相互贯通气孔结构的新型多孔陶瓷材料。本文采用有机泡沫浸渍法制备细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器。研究了有机泡沫载体的表面活化处理、粘结剂、烧结工艺、浆料性能等因素对氧化铝基泡沫陶瓷过滤器性能的影响。研究结果表明:有机泡沫体经三种不同浓度的羧甲基纤维素钠（CMC）、木质素磺酸钙、聚乙烯亚胺（PEI）活化后,三种表面活性剂对泡沫陶瓷性能的影响程度由大到小依次为CMC>PEI>木质素,当取活化剂CMC的浓度为1.5%时,制备出的泡沫陶瓷性能最佳,其容重、抗压强度和孔隙率可分别达到0.49g·cm-3、2.40MPa、82.5%。使用复合粘结剂对氧化铝基泡沫陶瓷的挂浆性能、烧结外观和烧结性能要比单一粘结剂的好。当复合粘结剂磷酸二氢铝-CMC的比例为4:1时,可制备出综合性能最佳的氧化铝基泡沫陶瓷,其抗压强度为1.72MPa,抗热震次数为6次;而对于复合粘结剂硅溶胶-糊精,其比例为2:1时,制备出氧化铝基泡沫陶瓷的抗压强度仅有0.97MPa,抗热震次数仅为4次。研究中发现,烧结工艺对样品的性能产生重要的影响。经TG-DTA,XRD,SEM等分析了试样在烧结过程中的物理化学变化,烧结体以α-Al2O3为主晶相,其次是莫来石。本实验的最佳烧结温度为1400℃,保温时间为3h,可得到抗压强度为2.71MPa的细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器。随着Al2O3基泡沫陶瓷原料中粘土量的增加,泡沫陶瓷的致密度得到增加,从而可以提高泡沫陶瓷的抗压强度和抗热震性。但是加入过多的粘土就会造成玻璃相增多,导致抗压强度和抗热震性能下降。当粘土加入量为4%时,泡沫陶瓷的性能最好,此时抗压强度达到1.67MPa,热震次数达到8次。随着CeO2的加入,使Al2O3基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度与抗热震性能得到一定程度的提高。当CeO2的加入量为3%时,其抗压强度和抗热震性能最佳,其值分别是1.70MPa、9次。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 泡沫陶瓷概述
• 1.1.1 泡沫陶瓷的分类
• 1.1.2 泡沫陶瓷的制备工艺
• 1.1.3 泡沫陶瓷的特性及应用
• 1.2 国内外泡沫陶瓷的研究生产现状与展望
• 1.2.1 国外泡沫陶瓷研究生产的发展概况
• 1.2.2 国内泡沫陶瓷研究生产的发展概况
• 1.2.3 问题及展望
• 1.3 选题意义及主要研究内容
• 第2章 泡沫陶瓷的制备
• 2.1 有机泡沫浸渍工艺
• 2.2 有机泡沫体的表面处理
• 2.3 添加剂的选择
• 2.4 浆料和坯体的制备
• 2.5 泡沫陶瓷的性能检测
• 第3章 泡沫载体的表面处理对泡沫陶瓷性能的研究
• 20₃ 基泡沫陶瓷载体的表面活化'>3.1 Al₂0₃基泡沫陶瓷载体的表面活化
• 3.2 试验材料与试验方法
• 3.3 活性剂对泡沫陶瓷容重的影响
• 3.4 活性剂对泡沫陶瓷抗压强度的影响
• 3.5 活性剂对泡沫陶瓷孔隙率的影响
• 3.6 泡沫陶瓷表面和断口形态分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 粘结剂对泡沫陶瓷性能的影响
• 4.1 实验原料及实验方法
• 4.2 粘结剂对试样挂浆性能和挂浆过程的影响
• 4.2.1 单一粘结剂对试样挂浆性能和挂浆过程的影响
• 4.2.2 复合粘结剂对试样挂浆性能和挂浆过程的影响
• 4.3 粘结剂对氧化铝基泡沫陶瓷烧结外观的影响
• 4.4 粘结剂对氧化铝基陶瓷泡沫陶瓷烧成性能的影响
• 4.4.1 粘结剂对试样容重的影响
• 4.4.2 粘结剂试样抗压强度的影响
• 4.4.3 粘结剂对试样抗热震性的影响
• 4.5 SEM 图像分析
• 4.6 本章结论
• 20₃基泡沫陶瓷烧结工艺的研究'>第5章 Al₂0₃基泡沫陶瓷烧结工艺的研究
• 5.1 实验原料及方法
• 5.2 聚氨酯泡沫热重分析
• 5.3 烧结工艺的制定
• 5.4 烧结温度对泡沫陶瓷抗压强度的影响
• 5.5 保温时间对泡沫陶瓷抗压强度的影响
• 5.6 烧结试样的XRD 分析
• 5.7 本章小结
• 20₃基泡沫陶瓷浆料性能的研究'>第6章 Al₂0₃基泡沫陶瓷浆料性能的研究
• 6.1 实验材料及方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 粘土加入量对试样抗压强度的影响
• 6.2.2 粘土加入量对试样热震稳定性的影响
• 2 对试样抗压强度的影响'>6.2.3 CeO₂对试样抗压强度的影响
• 2 对试样抗热震性的影响'>6.2.4 CeO₂对试样抗热震性的影响
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果