本發(fā)明涉及陶瓷材料技術領域，具體涉及一種微孔陶瓷及其制備方法。
背景技術：
微孔陶瓷是通過高溫燒成，在材料成形與燒結(jié)過程中材料體內(nèi)形成大量彼此相通或閉合氣孔的新型陶瓷材料。它的發(fā)展始于十九世紀七十年代，初期僅作為細菌過濾材料使用，隨著控制材料的細孔結(jié)構水平的不斷提高以及各種新材質(zhì)高性能多孔陶瓷材料的不斷出現(xiàn)，其應用領域和范圍也在不斷擴大。
微孔陶瓷具有熱導率低、介電常數(shù)低、體積密度小、比表面積高及耐高溫、化學穩(wěn)定性好、強度高等獨特的物理化學性能，在氣液體過濾、凈化分離、化工催化載體、吸聲減震、高級保溫材料、生物植入材料、特種墻體材料及傳感器材料等多方面得到廣泛地應用。
由于多孔陶瓷的共價鍵和復雜離子鍵的鍵合以及復雜的晶體結(jié)構而具有耐高溫、耐腐蝕及熱穩(wěn)定性好的特點，當流體流經(jīng)孔隙時，內(nèi)外表面會產(chǎn)生各種各樣的物理效應(如毛細虹吸效應等)。因而，多孔陶瓷材料可被用于固液分離、液體的過濾凈化、氣體的凈化以及化學反應的催化劑載體等。目前，其應用已遍及環(huán)保、化工、冶金、醫(yī)藥及生物醫(yī)學等領域。
公開號為cn102643106a的中國專利申請公開了一種抑菌微孔陶瓷及其制造方法，所述抑菌微孔陶瓷的微孔中有ago固體顆粒；微孔陶瓷的過濾精度為1微米～100微米，其具有親水特性；制造微孔陶瓷的主要原料包括硅藻土。該抑菌微孔陶瓷用于過濾飲用水，其具有很好的抑菌性能，且過濾阻力小、制造成本低。
公開號為cn104150949a的中國專利申請公開了一種微孔陶瓷，其特征在于，包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：二甲基亞砜50-75份，氧化銅3-5份，三氯甲烷15-45份，氧化硅1.8-7.9份，乙酰丙酮鈰15-20份，聚碳硅烷32-44份，瓷石45-61份，菱鎂礦25-47份，硅灰石3-4.8份，水鋁英石5-18份，二甲基苯胺11-15份，乙酰丙酮鉿5-11份，甲苯份26-49份，乙酰丙酮鐵10-19份，氧化銻5-9份。上述陶瓷屬于微孔范疇，適合做催化劑的載體，吸附分離材料等；工藝相對簡單，在一定程度上降低了成本，提升了應用潛力。
目前本領域中需要對用于微孔陶瓷類的原料組成做進一步改進，以提高微孔陶瓷的各項性能參數(shù)和適用范圍，同時簡化生產(chǎn)工藝，降低成本。
技術實現(xiàn)要素：
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微孔陶瓷，所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁60-85％；氧化鐵1-5％；氧化鉀0.1-0.4％；氧化鈣0.1-0.6％；氧化鎂0.1-0.3％；以及高嶺土10-38％。
在一個實施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁65-85％；氧化鐵1-3％；氧化鉀0.1-0.3％；氧化鈣0.2-0.4％；氧化鎂0.1-0.3％；以及高嶺土10-35％。
在一個實施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁75-82％；氧化鐵1.5-2％；氧化鉀0.18-0.24％；氧化鈣0.31-0.35％；氧化鎂0.1-0.2％；以及高嶺土10-25％。
在一個優(yōu)選實施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁78％；氧化鐵1.66％；氧化鉀0.24％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土19.6％。
在另一個優(yōu)選實施方案中，所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁82％；氧化鐵1.86％；氧化鉀0.21％；氧化鈣0.33％；氧化鎂0.2％；以及高嶺土15.4％。
本發(fā)明還提供了一種所述微孔陶瓷的制備方法，所述制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨12-24小時；
(2)添加上述原料組分總重5-8％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間3-6s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻埋入氧化鋁粉中，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度800-1000℃，保溫14-38小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1200-1450℃，燒結(jié)時間20-60小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
其中，所述有機粘合劑包括非水溶性聚合物、主填充劑、表面活性劑和/或增塑劑。所述非水溶性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯等；所述主填充劑包括石蠟(精制石蠟)、微晶石蠟、蜂蠟、萘等；所述表面活性劑包括硬脂酸、油酸、有機硅烷等；所述增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、巴西棕櫚蠟等。
在一個實施方案中，所述有機粘合劑包括精制石蠟10％、油酸5％、蜂蠟2％、巴西棕櫚蠟1％。另外，有機粘合劑的具體成分和含量也可根據(jù)本領域技術人員的經(jīng)驗和實際需求獲得，在此不作限制。
此外，本領域技術人員也可在本發(fā)明微孔陶瓷組分的基礎上，根據(jù)需要采用其它微孔陶瓷的制備方法，其工藝流程和各項參數(shù)對本領域技術人員是已知的，或者可以通過經(jīng)驗或進行試驗獲得，在此不作限制。
本發(fā)明還涉及所述微孔陶瓷在采油作業(yè)、溶液過濾、生物酶載體或生物降解工藝中的用途。
本發(fā)明的微孔陶瓷其孔徑尺寸可以達到0.05-30μm，孔隙率60-95％，比重≤1.38g/ml，耐磨性強?？蓱糜诓捎妥鳂I(yè)，化工類溶液過濾，各種飲料，啤酒過濾，發(fā)酵等，可以提高行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。還能作為生物酶載體使用，在有機污水的生物降解工藝中也發(fā)揮重要作用。同時制備方法相對簡單，成本低。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁78％；氧化鐵1.66％；氧化鉀0.24％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土19.6％。
該實施例微孔陶瓷制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨15小時；
(2)添加上述原料組分總重5％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間5s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫14小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1200℃，燒結(jié)時間45小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
產(chǎn)品孔徑尺寸達到0.1-20μm，孔隙率91％，比重1.21g/ml，耐磨性優(yōu)異。
實施例2
所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁82％；氧化鐵1.86％；氧化鉀0.21％；氧化鈣0.33％；氧化鎂0.2％；以及高嶺土15.4％。
該實施例微孔陶瓷制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨18小時；
(2)添加上述原料組分總重8％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間5s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫18小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1300℃，燒結(jié)時間30小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
產(chǎn)品孔徑尺寸達到0.15-22μm，孔隙率87％，比重1.26g/ml，耐磨性優(yōu)異。
實施例3
所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁75％；氧化鐵1.5％；氧化鉀0.2％；氧化鈣0.35％；氧化鎂0.15％；以及高嶺土22.8％。
該實施例微孔陶瓷制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨24小時；
(2)添加上述原料組分總重6％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間6s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度950℃，保溫30小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1400℃，燒結(jié)時間25小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
產(chǎn)品孔徑尺寸達到0.5-25μm，孔隙率75％，比重1.33g/ml，耐磨性優(yōu)良。
實施例4
所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁65％；氧化鐵3％；氧化鉀0.3％；氧化鈣0.4％；氧化鎂0.3％；以及高嶺土31％。
該實施例微孔陶瓷制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨12小時；
(2)添加上述原料組分總重6％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間3s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度900℃，保溫20小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1250℃，燒結(jié)時間35小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
產(chǎn)品孔徑尺寸達到1-28μm，孔隙率69％，比重1.34g/ml，耐磨性良好。
實施例5
所述微孔陶瓷以重量百分比計包括以下原料組分：氧化鋁85％；氧化鐵1％；氧化鉀0.4％；氧化鈣0.3％；氧化鎂0.3％；以及高嶺土13％。
該實施例微孔陶瓷制備方法包括：
(1)將上述原料組分按所述重量百分比混合并球磨24小時；
(2)添加上述原料組分總重8％的有機粘合劑，在高速攪拌器中充分混合均勻，獲得注射料；
(3)將所述注射料投入注射成型機料筒內(nèi)，安裝模具并調(diào)試，然后進行壓制，保壓時間6s；
(4)將壓制成型后的坯體均勻摻入氧化鋁粉，放在匣缽里并放入脫脂爐中，溫度1000℃，保溫14小時，出爐后將坯體表面氧化鋁粉清理干凈；
(5)將脫脂后的坯體再次放入匣缽里并放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，溫度1300℃，燒結(jié)時間30小時，然后出爐冷卻，獲得微孔陶瓷。
產(chǎn)品孔徑尺寸達到1.2-30μm，孔隙率65％，比重1.36g/ml，耐磨性良好。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。