以微晶纤维素为造孔剂的多孔陶瓷微观结构和抗弯强度研究

以经过γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)改性的微晶纤维素(MCC)为造孔剂、以高岭土为基材制备多孔陶瓷,并研究了该陶瓷样品的微观结构、孔径分布、显气孔率和抗弯强度。研究表明:(1)以经过表面改性的MCC颗粒为造孔剂制备获得的多孔陶瓷材料其孔隙结构受造孔剂用量影响明显;(2)当造孔剂的含量低于10.0 wt%时,多孔陶瓷的孔隙尺寸和显气孔率会随着造孔剂用量的增加而显著增大,但是当造孔剂的用量进一步提高时多孔陶瓷的孔隙结构发展速度开始逐渐下降;(3)多孔陶瓷的抗弯强度主要受其孔隙结构影响,利用5.0 wt%的MCC制备而成的多孔陶瓷材料抗弯强度为21.5 MPa,造孔剂含量提高导致的多孔陶瓷内部孔隙结构比例增大会使多孔陶瓷的抗弯强度出现明显降低。     

铜尾矿粉多孔陶瓷制备及其吸附性能研究

随着经济的发展,铜矿石浮选过程中产生大量固体废渣,研究铜尾矿固体废渣的综合利用方法对于我国矿物加工领域综合利用水平的提升具有一定的经济意义和环保效益。笔者以铜尾矿渣为主要原料,结合相应的粘结剂、造孔剂,通过混匀、静置、压片成形、烧结等工艺制备出多孔陶瓷材料。实验利用正交法,考察了造孔剂的用量、粘接剂用量、烧结温度、保温时间等因素对多孔陶瓷的气孔率的影响规律,并采用X射线衍射分析、扫描电镜以及红外光谱等技术手段对产品进行了分析表征。优化的多孔陶瓷制备条件为:造孔剂碳粉用量25%,粘结剂木质素磺酸钙用量7.5%,成形压力6 MPa,烧成温度1 080℃,保温时间30 min;各因素对多孔陶瓷气孔率的影响程度为:粘结剂用量保温时间烧结温度造孔剂含量。笔者还考察了所制备的多孔陶瓷对铜离子的吸附行为,利用单因素方法考察了吸附时间、铜离子初始浓度、溶液初始pH、液固比对多孔陶瓷的吸附容量的影响。所制备的多孔陶瓷材料对铜离子优化吸附条件为:吸附时间200 min、铜离子初始浓度100 mg/L、溶液初始pH=6、液固比=25,最优吸附条件下的吸附量为2.2 mg/g。     

A夹层石英陶瓷材料的制备

本文采用PVA对造孔剂颗粒与石英颗粒造粒,将过筛后的造粒料颗粒加入到石英料浆中真空混合除泡,采用压力浇注的方法制备了多孔石英陶瓷材料及其部件,探讨了造孔剂含量对多孔石英陶瓷材料性能的影响,分析了影响多孔陶瓷材料整体密度均匀性的因素.结果表明:制备的多孔石英陶瓷材料是一种适合宽频带天线罩的芯层材料.通过真空浸渍工艺制备A夹层石英陶瓷材料及部件,观察了A夹层材料的结合界面形貌,表明多孔芯层与蒙皮通过石英颗粒烧结形成了结合界面,界面结合良好.     

铝型材碱蚀渣制备多孔陶瓷材料

以铝型材碱蚀渣为主要原料,粘土为结合剂,并添加外加剂和造孔剂制备多孔陶瓷材料,对多孔陶瓷材料显微结构进行SEM电镜分析,通过X-射线衍射(XRD)确定多孔陶瓷材料物相组成。实验结果表明,采用铝型材碱蚀渣制备多孔陶瓷材料,煤粉作为造孔剂效果更佳。当铝型材碱蚀渣、粘土、石灰石配比为6∶4∶1,并加40%的煤粉作为造孔剂时,制得的多孔陶瓷材料的气孔率可达42.5%,而抗压强度可达到17.14 MPa,综合性能优良。     

造孔剂法制备多孔生物玻璃陶瓷的工艺研究

通过造孔剂法,以溶胶-凝胶法制备的生物玻璃58S和熔融法制备的生物玻璃45S5为原料,以NH4 HCO3与淀粉的混合物为造孔剂制备生物玻璃陶瓷.利用XRD和SEM等材料分析测试手段研究了烧成温度、造孔剂添加量、成型压力及45S5的用量对多孔材料显微结构、表面形貌、抗折强度的影响.结果表明:在成型压力20 MPa,造孔剂含量60％,烧成温度800℃及45S5的加入量10％的工艺参数下,制备出抗折强度达到4.5 MPa,孔隙率达到68.74％的珊瑚状结构的多孔生物玻璃陶瓷材料.     

多孔石英陶瓷材料的制备与性能

通过造粒的方法引入造孔剂,采用真空抽气混合料浆及加压浇注的方法来制备多孔石英陶瓷材料及其部件.探讨了造孔剂含量对多孔石英陶瓷材料的性能的影响,并对影响多孔陶瓷材料整体密度均匀性的因素进行了分析.研究结果表明:采用此工艺制备的多孔石英陶瓷材料,介电常数2.5,损耗角正切＜5×10-4抗弯强度18MPa,是一种适合宽频带天线罩的芯层材料.     

影响多孔生物玻璃孔径分布的因素

尝试采用添加造孔剂的方法制备了多孔生物玻璃材料.研究结果表明:烧结温度和时间、造孔剂的用量及玻璃粉体的粒度等都将影响多孔材料的孔径.选择合适的制备工艺条件可以得到较为理想的多孔体材料.     

黄河流域沉沙池泥沙制备陶粒及其性能研究

以黄河流域某沉沙池泥沙为主要原料,煤粉为造孔剂,通过造粒煅烧工艺制备多孔陶粒,系统研究了煤粉用量、煅烧温度、煅烧时间、升温速率和预热条件等主要因素对陶粒性能的影响规律,并对陶粒样品的物相和微观形貌进行了分析。结果表明：在泥沙与煤粉质量比为9∶1、煅烧温度为1 125 ℃、煅烧时间为30 min、升温速率为20 ℃/min、预热温度为450 ℃、预热时间为40 min条件下,可制备出性能指标符合国标要求的泥沙陶粒样品（堆积密度为879 kg/m³,吸水率为5.9%,筒压强度为9.1 MPa）;所制备的陶粒表面多孔,且高温固相反应使泥沙中云母、方解石等矿相转变成石英、长石并生成玻璃相,使陶粒内部孔隙周围结构致密。     

粉煤灰基多孔陶瓷的制备及吸附性能研究

对粉煤灰基多孔陶瓷的有效利用不但能够减少粉煤灰对环境的污染，而且在废水处理等领域表现出较高的应用价值。本文以粉煤灰为主要原料，膨润土为黏结剂，活性炭为造孔剂，采用直接成型烧结工艺制备了一种性能优异的多孔陶瓷材料，并研究了烧结温度和活性炭用量对多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明，粉煤灰/膨润土烧结形成陶瓷骨架，活性炭氧化形成孔洞结构，在两者协同作用下形成多孔陶瓷材料。随着烧结温度的升高和活性炭用量的减少，多孔陶瓷材料的显气孔率和吸水率减小，体积密度和抗压强度增大。当烧结温度为1 100℃和活性炭用量为60%(质量分数)时，所制备的多孔陶瓷综合性能更优，显气孔率为61.75%,体积密度为0.93 g·cm^-3,吸水率为63.48%,抗压强度为4.29 MPa,对浓度为100 mg·L^-1的Pb²⁺溶液的去除率为98.4%,饱和吸附量高达45.79 mg·g^-1。     

碳化硅多孔陶瓷制备与应用

主要以SiC多孔陶瓷材料为例，综述了多孔陶瓷的4种常用制备方法，即添加造孔剂法，发泡法，有机泡沫浸渍法和溶胶-凝胶法的工艺特点和制品特性，并且列举了制备SiC多孔陶瓷材料的6种特殊方法，包括含硅树脂热解法、固相反应烧结法、气相反应渗入法、流延成型法、固态烧结法和浸渍热解法。文中还给出了多孔陶瓷的性能与表征，介绍了SiC多孔陶瓷材料在过滤材料、催化剂载体、热工材料、吸声材料和复合材料骨架材料方面应用情况，为SiC多孔陶瓷材料的研究和应用开发提供指导意义。     

多孔低介电氧化硅陶瓷材料的制备

采用氧化硅为原料,木屑作为造孔剂制备了多孔的氧化硅陶瓷材料。借助于气孔率测试、抗弯强度测试、介电性能测试和SEM测试手段分析了造孔剂和烧结助剂的添加量对材料性能的影响。结果表明:加入BN作为添加剂烧成的氧化硅抗弯强度最大可达到14.80MPa。加入木屑作为造孔剂制备的陶瓷可以形成明显的气孔,气孔率最高可达到48.40%,介电常数最低可以达到3.0。     

利用低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料研究

为了提高低温氯化渣的烧结成瓷效果,以低温氯化渣为主要原料,结合剂选择铝酸盐水泥和白泥,烧结促进剂选择氧化铝微粉,采用半干法打击成型,研究了白泥、铝酸盐水泥和Al2O3微粉对低温氯化渣烧结性能的影响,试验表明:添加白泥、铝酸盐水泥和Al2O3微粉有利于低温氯化渣的烧结,可以提高低温氯化渣的烧结强度.选择木屑作为造孔剂,采用浇注成型方法制备发泡多孔陶瓷材料,试验表明:煅烧温度在1050℃,白泥添加量为30％,铝酸盐水泥添加量为5％,造孔剂添加量为7％,制得的低温氯化渣多孔陶瓷材料的吸水率为30％,强度为5 MPa,可以满足建筑墙体材料的使用要求.     

纤维素基造孔剂对多孔陶瓷微观结构及力学性能的影响

本研究分别以经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性的微晶纤维素(MCC)和浆粕纤维作为造孔剂制备高岭土基多孔陶瓷,通过测定孔径分布、显气孔率、断裂挠度和抗弯强度等来探讨两种造孔剂对多孔陶瓷微观结构及力学性能的影响规律。结果表明:(1)以用量10.0wt%以下的改性MCC为造孔剂可以制备出孔径主要分布在0.5~3μm的均匀孔隙结构,而以同样用量的改性浆粕纤维为造孔剂获得的孔隙结构尺寸则为1~8μm;(2)多孔陶瓷的显气孔率会随着改性MCC用量的提高而显著增加,利用20.0wt%的改性MCC可获得54.1%的显气孔比例,而以改性浆粕纤维为造孔剂制备的多孔陶瓷显气孔率提高速率则较慢;(3)以5.0wt%的改性MCC为造孔剂制备所得多孔陶瓷的断裂挠度和三点抗弯强度分别为1.9 mm和21.5 MPa,优于同等条件下以改性浆粕纤维为造孔剂制备的多孔陶瓷。     

用于吸附固定纤维堆囊菌的硅藻土基多孔陶瓷制备

以硅藻土为主要原料,采用添加造孔剂法制备硅藻土基多孔陶瓷,研究造孔剂大小、造孔剂用量、成型压力对多孔陶瓷性能的影响,通过正交优化实验确定最佳工艺方案。结果表明,在30目木屑造孔剂质量分数为2.5%,7 MPa下制得的硅藻土基多孔陶瓷性能良好,孔径集中在5μm,比表面积为23.55 m2/g,孔隙率为32%,机械强度为10.2 MPa,用其固定纤维堆囊菌进行发酵,埃博霉素B产量提高了42.6%,达到31.8 mg/L。     

造孔剂对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体的性能影响

以粉煤灰为主要原料,竹炭为造孔剂,采用干压成型法制备多孔陶瓷膜支撑体。详细研究了造孔剂添加量及烧成制度对多孔陶瓷膜支撑体的性能影响。采用场发射扫描电子显微镜、压汞仪、万能材料试验机和水通量测试装置等对多孔陶瓷膜支撑性能进行表征。当造孔剂添加量为12wt.%,烧成温度为1250℃,保温时间为20 min时,可以制备出抗折强度为25.03 MPa,平均孔径为1.25μm,水通量为3104.71 L/h.m~2.bar的多孔陶瓷膜支撑体。     

锰渣制多孔材料的制备及其对含汞废水的初步处理

以电解锰渣为原料,采用预处理-混料-陈化-成型-焙烧的方法制多孔材料,并用其对含汞废水进行初步处理的研究。多孔材料制备过程中考察烧结温度、保温时间和造孔剂含量对锰渣多孔材料气孔率、吸水率和体积密度的影响。试验结果表明,制取锰渣多孔材料的最佳条件为:烧结温度为1020℃,保温时间60 min,造孔剂碳粉含量为20%。用该锰渣多孔材料对模拟含汞废水中Hg2+进行吸附,同时对锰渣多孔材料的造孔剂进行了筛选,结果表明选用碳粉做造孔剂为最佳,Hg2+去除率达到56.5%。     

SiC/莫来石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响因素

以煅烧高岭土、Al(OH)3粉末、SiC粉末为主要原料,以石墨为造孔剂制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,研究了造孔剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:当SiC粒径为60 μm,造孔剂含量为15％时,在1400℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为30.3％,抗折强度达到58.0 MPa.     

聚-L-乳酸/β-磷酸三钙多孔支架材料的制备及性能研究

以氯化钠为致孔剂,采用溶液浇铸致孔剂—粒子滤出复合法制备了不同比例梯度(9∶1,8∶2,7∶3)的聚-L-乳酸/β-磷酸三钙(PLLA/β-TCP)复合材料多孔支架,研究了PLLA/β-TCP多孔支架的孔隙率、力学性能、生物相容性。研究结果表明,随着制备过程中致孔剂用量的增加,多孔支架的孔隙率逐渐增加,而与致孔剂的颗粒大小基本无关;致孔剂的颗粒大小只影响多孔支架的孔径;材料的压缩强度和压缩模量随孔隙率的增大而降低;PLLA/β-TCP多孔复合支架材料具有良好的生物相容性。     

造孔剂对多孔陶瓷吸声性能的影响研究

噪声污染对人居环境的影响越来越明显,因此,减少噪声污染的意义重大。本文利用抛光废料作为原料重复利用,同粘土、石英及长石制备吸声陶瓷材料骨架,利用碳化硅、硅藻土和硅酸盐水泥的几种发泡造孔剂,研究它们在多孔骨架材料中的用量及对吸声性能的影响,同时,探讨了最佳制备工艺及烧成制度。本文利用干法混入硅酸盐水泥的方式,能够制备出吸声性能较好的吸声陶瓷材料,其平均吸声系数为0.4。     

低品位煤矸石制备多孔莫来石研究

为了综合利用低品位煤矸石,首先对其原矿进行低温(400℃以下)煅烧和酸洗除杂的预处理,然后以预处理后的煤矸石为主要原料,适量添加氧化铝使n(Al2O3)n(SiO2)=1 1,以平均粒径5.6~6.2μm的交联丙烯酸树脂做造孔剂,PVA溶液为结合剂,经反应烧结制备多孔莫来石,并研究了造孔剂添加量对多孔莫来石显微结构和性能的影响。结果表明:以低品位煤矸石为主要原料,经过低温煅烧和酸处理后,适量添加氧化铝和造孔剂,经1 600℃2 h反应烧结可一步制备出主晶相为莫来石的多孔莫来石;随着造孔剂添加量的增加,多孔莫来石的显气孔率和线收缩率明显增大,体积密度、热导率和耐压强度显著降低,但其质量分数增加到30%后,这些性能的变化趋于平稳。