凝膠注模法制備堇青石多孔陶瓷的研究.pdf

1、堇青石(Mg2Al4Si5O18)陶瓷因為具有低熱膨脹系數(shù)(CTE)、良好的高溫穩(wěn)定性和良好的機械性能等特點，而廣泛應用于絕緣材料、高溫過濾材料和催化劑載體材料等。相比于國外生產(chǎn)商所制備的堇青石國內(nèi)生產(chǎn)商制備的堇青石的熱膨脹系數(shù)較大。本文主要研究利用滑石粉、高嶺土和氧化鋁(Al2O3)為原料制備堇青石多孔陶瓷。通過優(yōu)化堇青石多孔陶瓷的制備工藝，只需一次燒結(jié)便可制備出熱膨脹系數(shù)低、機械性能良好的堇青石多孔陶瓷催化劑載體材料。
　　本

2、文主要對以下幾個方面進行分析探討:原料中Al2O3種類、制備方法對堇青石多孔陶瓷催化劑載體材料性能的影響;凝膠注模法制備堇青石多孔陶瓷時，單體含量、漿料pH和固相含量對漿料固化時間的影響;漿料固相含量、原料配比、燒結(jié)工藝以及氧化鈰(CeO2)含量對堇青石多孔陶瓷催化劑載體材料性能的影響。
　　利用粒徑較小的α-Al2O3所制備的堇青石多孔陶瓷中堇青石相的含量更高，其熱膨脹系數(shù)更低，平均值為1.65×10-6℃-1，遠低于利用普通A

3、l2O3所制備堇青石多孔陶瓷的平均熱膨脹系數(shù)4.21×10-6℃-1。
　　與利用模壓成型法制備的堇青石多孔陶瓷相比利用凝膠注模法所制備的堇青石多孔陶瓷的綜合性能較高。凝膠注模法制備的堇青石多孔陶瓷的平均熱膨脹系數(shù)為1.53×10-6℃-1，平均抗壓強度13.44MPa，平均孔隙率可達68.1％，多為圓形的微孔，孔徑分布比較均勻。
　　單體含量為7.5wt％，pH=8和固相含量為30.53vol％漿料的固化時間比較適中，即可

4、保證漿料很好的填充成型性能，又能保證漿料的均勻分散。適當?shù)墓滔嗪磕軌蛱岣咻狼嗍嗫滋沾傻木C合性能，在固相含量為30.53vol％時，其綜合性能最優(yōu)，熱膨脹系數(shù)為1.66×10-6℃-1，抗壓強度為25.87MPa，此時孔隙率為55.43％。利用偏MgO和Al2O3區(qū)（即14.0％MgO、37.6％Al2O3、48.4％SiO2）的配比所制備出的堇青石多孔陶瓷平均熱膨脹系數(shù)較低，為1.69×10-6℃-1。
　　燒結(jié)溫度為1350

5、℃，保溫3h可以獲得綜合性能較優(yōu)的堇青石多孔陶瓷。此時，堇青石多孔陶瓷中堇青石相含量多，熱膨脹系數(shù)低為1.69×10-6℃-1，孔隙率為58.53％，抗壓強度為22.44MPa。
　　添加CeO2能夠促進堇青石相的生成，加快堇青石相生成的速率，促進堇青石多孔陶瓷致密化。隨著CeO2含量的增加，堇青石多孔陶瓷的孔隙率降低，抗壓強度升高，熱膨脹系數(shù)先降低后增大。CeO2含量為0.2wt％時，堇青石多孔陶瓷的物相為單一的堇青石相，此時堇