一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁—莫來石陶瓷球的制備方法
【專利摘要】一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁—莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按比例進(jìn)行干混；（2）造粒、成型，制得圓柱狀坯體；（3）在70℃干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩堝內(nèi)，在大氣氣氛下以5℃/min的速度加熱升溫到150℃并保溫2小時，再以10?20℃/min的速度加熱升溫到380℃并保溫1個小時，然后以1℃/min的速度加熱升溫到680℃并保溫2小時，最后以5℃/min的速度加熱升溫到1150℃并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁—莫來石陶瓷球。
【專利說明】
一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供的是一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，屬于特種陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔磷酸鋁(AlPO4)—莫來石(3Al203 IS12)陶瓷球在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，可以作為催化劑載體、化工填料、保溫和耐火材料等。在作為光催化劑載體和其他液相反應(yīng)催化劑載體，以及作為水中有毒物質(zhì)的吸附劑時，為了保障具有高效的催化效果和(或)吸附效率，往往要求多孔陶瓷球在水中處于懸浮狀態(tài)，這就需要制備一種輕質(zhì)多孔陶瓷球。目前，國內(nèi)外主要是采用易燒失的有機(jī)物制成的球體作為球形坯體的“芯”，然后通過燒成除去球形有機(jī)“芯”，從而制備一種可懸浮的多孔陶瓷空心球。該方法的缺點(diǎn)是:成型較困難，且在有機(jī)物燒失的過程中，易導(dǎo)致陶瓷開裂或破壞，降低產(chǎn)品的成品率;此外，這種工藝過程較復(fù)雜，成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差，易污染環(huán)境。為了克服上述難題，本發(fā)明了提供了一種高效、簡單、安全、可靠、易于操作、成本低廉的輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明技術(shù)提供一種高效、簡單、安全、可靠、易于操作、成本低廉的輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其技術(shù)方案為:
一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質(zhì)量比為2:1:3.11:0.03的比例進(jìn)行干混;其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅；(2)添加濃度為8的％的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的添加量是坯料總質(zhì)量的5%;然后造粒、成型，制得圓柱狀坯體；(3)在70 °(:干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩禍內(nèi)，在大氣氣氛下以5 °C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10-20°C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680°C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球。
[0004]所述的一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(I)中的莫來石粉末和氧化粉末的平均粒徑都為0.6微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米。
[0005]所述的一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的成型指的是對粉體進(jìn)行干壓成型，成型壓力為10-25MPa。
[0006]圖1是本發(fā)明技術(shù)制備的輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球漂浮于水中的照片;從圖中可以看到:磷酸鋁一莫來石陶瓷球漂浮于水中，說明磷酸鋁一莫來石陶瓷球的體積密度小于水的密度，即本發(fā)明技術(shù)制備的材料屬于輕質(zhì)多孔陶瓷材料。
[0007]本技術(shù)發(fā)明的原理如下:
利用磷酸二氫鋁在較低溫度下可熔融為液體，然后在較高溫度下又可凝固的性能，使得坯體在燒結(jié)過程中自發(fā)形成為球體，具體原理如下:把磷酸二氫鋁加熱到150 °C、保溫2小時后，磷酸二氫鋁轉(zhuǎn)變?yōu)闉橐簯B(tài)，然后快速加熱到380 °C并保溫I小時，其目的是使各種原料在該溫度下形成一種粘度很大的粘滯體。加入熔塊的作用是一方面可以促進(jìn)原料熔融為一種粘性很大的粘滯體，另一方面還可以增大表面張力，使得粘滯體能自發(fā)形成為球體。緩慢加熱到680 °C過程中，磷酸二氫鋁逐漸凝固為固體;升溫過程中，磷酸二氫鋁會分解為磷酸鋁、水蒸氣和五氧化二磷，生成的五氧化二磷會和碳酸鎂反應(yīng)生成磷酸鋁一莫來石，而水蒸氣和二氧化碳等具有成孔的作用，這樣就可制備輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷。
【具體實施方式】
[0008]實施例1
把莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質(zhì)量比為2:1:3.11:0.03的比例進(jìn)行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅；控制莫來石粉末和氧化粉末的平均粒徑為0.6微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的添加量是坯料總質(zhì)量的5% ；然后造粒、用1MPa壓力干壓成型，制得圓柱狀坯體;在70 V干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩禍內(nèi)，在大氣氣氛下以5 0C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10 °C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球。用阿基米德法測得多孔陶瓷球的體積密度為0.89 g/cm3，開氣孔率為35 %。用XRD分析測得陶瓷球的晶相為磷酸鋁一莫來石。
[0009]實施例2
莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質(zhì)量比為2:1:3.11:0.03的比例進(jìn)行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅;控制莫來石粉末和氧化粉末的平均粒徑為0.6微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的添加量是坯料總質(zhì)量的5%;然后造粒、用20MPa壓力干壓成型，制得圓柱狀坯體;在70 °C干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩禍內(nèi)，在大氣氣氛下以5 °C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以15 °C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球。用阿基米德法測得多孔陶瓷球的體積密度為0.90 g/cm3，開氣孔率為34 %。用XRD分析測得陶瓷球的晶相為磷酸鋁一莫來石。
[0010]實施例3
莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質(zhì)量比為2:1:3.11:0.03的比例進(jìn)行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅;控制莫來石粉末和氧化粉末的平均粒徑都為0.6微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的添加量是坯料總質(zhì)量的5%;然后造粒、用25 MPa壓力干壓成型，制得圓柱狀坯體;在70 °(:干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩禍內(nèi)，在大氣氣氛下以5 0C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以20 °C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球。用阿基米德法測得多孔陶瓷球的體積密度為0.91g/cm3，開氣孔率為32 %。用XRD分析測得陶瓷球的晶相為磷酸鋁一莫來石。
【主權(quán)項】
1.一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把莫來石粉末，氧化鋁粉末，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質(zhì)量比為2:1:3.11:0.03的比例進(jìn)行干混;其中，熔塊中含有50被%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅；(2)添加濃度為8 wt%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的添加量是坯料總質(zhì)量的5%;然后造粒、成型，制得圓柱狀坯體；(3)在70 °(:干燥坯體5小時后，把坯體放到內(nèi)底部為半圓球形的氧化鋁坩禍內(nèi)，在大氣氣氛下以5 °C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10-20°C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680°C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球。2.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(I)中的莫來石粉末和氧化粉末的平均粒徑都為0.6微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米。3.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁一莫來石陶瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的成型指的是對粉體進(jìn)行干壓成型，成型壓力為10-25MPa。
【文檔編號】C04B35/63GK105948793SQ201610283659
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】白佳海, 高杰, 劉俊成
【申請人】山東理工大學(xué)