泡沫陶瓷漿料的制備工藝研究

摘要本文詳細討論了有機前驅體浸漬法制備泡沫陶瓷工藝中的漿料制備工藝，并對比了干混工藝、濕混工藝和球磨工藝三種漿料制備工藝的各自優缺點，提出球磨工藝對漿料微觀均勻性和成品性能改善效果最佳，是生產泡沫陶瓷漿料最適宜的工藝。

關鍵詞泡沫陶瓷，漿料，性能

1前 言

泡沫陶瓷是一種具有三維空間網架結構的高氣孔率(80～90%)的多孔陶瓷體，由于其具有質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕、再生簡單及良好的過濾吸附性等優點，被廣泛地應用于冶金、化工、輕工、食品、環保、節能等領域[1-3]。目前，泡沫陶瓷的主要制備方法有:有機前驅體浸漬法、發泡反應法、有機填積法、溶膠-凝膠法和凝膠注模法等。而國內泡沫陶瓷生產廠家多采用有機前驅體浸漬法，主要是該制備方法具有工藝簡單、操作方便、無需復雜設備等優點[4]，但該方法的缺點是難以成形形狀復雜的泡沫陶瓷制品。

在有機前驅體浸漬法的工藝過程中，漿料的制備及漿料性能的調整是至關重要的一項工作，也是整個工藝中難度較高的工序。該過程除了要求具備陶瓷漿料的整體均勻性和微域均勻性外，還要求漿料具有盡可能高的固相含量和較好的觸變性。

2漿料的制備工藝過程

漿料制備作為泡沫陶瓷浸漬法生產工藝的第一道工序，一向被視為關鍵工序。漿料性能的好壞直接影響多孔泡沫掛漿的效果，也對保證制品最后的強度、通孔率、體積密度等性能起到重要的作用[5]。下面介紹三種常見的泡沫陶瓷漿料的制備工藝。

2.1 干混工藝

干混工藝是指將粉料按配方稱量好，根據先后順序依次倒入機械混料機中，混料均勻后出料，再按配比加入液相粘結劑，手工攪拌后調成漿料使用。

該工藝的優點是操作簡便、設備成本低、能耗小、工人勞動強度低。缺點是混料均勻性差，要求所使用的粉料具有較細的顆粒度，并且漿料具有較高的液相含量;多孔泡沫掛漿效果不好;燒成收縮較大(大于2.0%)。

2.2 濕混工藝

濕混工藝是指將粉料和粘結劑按配方稱量，然后倒入機械自動攪拌機內，在規定時間內將漿料攪拌至均勻，并且使漿料具有一定的流動性。

該工藝的優點是操作簡便、可較精確地控制漿料稠度、能耗小、工人勞動強度較低。缺點是混料均勻性不太好，不能達到粉體間的微觀均勻性，并且要求所使用的粉料具有較細的顆粒分布。

2.3 球磨工藝

球磨工藝是指將所需原材料按配方稱量后全部加入球磨機內，球磨至規定時間，漿料出球磨機陳腐一天后使用。

該工藝的優點是漿料均勻性好、具有高的固相含量、漿料觸變性好、粉料顆粒要求不是很高。缺點是設備成本較高、能耗相對較大、工人勞動強度高。

3工藝試驗和結果分析

分別采用干混、濕混、球磨三種漿料制備工藝進行試驗對比，且三種工藝均按同一配方進行試驗，配方見表1(氧化鋁泡沫陶瓷生產的配方)。

其中，漿料中水的加入量按質量百分數的18～20%加入，可視多孔海綿網孔的大小而定。本次試驗所采用的海綿網孔為10ppi(pore per inch，每英寸長度分布的孔數)，按含水率18%加入粉料中。

3.1 干混的試驗結果

按干混工藝制備漿料，磷酸氫鋁按表1的配方比例換算為液體粘結劑，于粉料干混好后再加入，最后通過攪拌制得漿料。結果顯示，漿料流動性較差，容易成坨。海綿掛漿效果見圖1。從圖1可以看出，海綿節點處漿料分布較多，而網線上漿料分布較少，甚至可以看見某些海綿網線裸露出來，表面有輕微堵孔現象，并且上漿重量偏重。

根據以上現象分析，可能干混過程是一個顆粒之間相互交換錯位的過程，由于顆粒粒徑小，固相之間的混合很容易造成團聚從而使得混合不夠均勻。即使攪拌非常充分，也只能達到粉體間的宏觀均勻性。液相添加劑的后期加入，僅是固相和液相的簡單混合，團聚的顆粒在粘結劑的包裹下更難分離，導致漿料的流動性較差，掛漿效果不夠理想。

3.2 濕混的試驗結果

按濕混工藝制備漿料，漿料有一定流動性，但觸變性不好。海綿掛漿效果見圖2。從圖2可以看出，海綿掛漿后網線較細，漿料很容易從網孔中滲出，滾壓不充分就會導致漿料堵孔。

因為攪拌伴隨著液相與固相同時作用，且所用的設備為專業漿料攪拌機，按30kg漿料計算，攪拌時間約為25min，其所制得的漿料有較好的整體均勻性，流動性也較好。但由于粉料之間只有一個推動力作用，微細顆粒之間的團聚無外力作用使之分開，導致微域均勻性差，且漿料觸變性不高。

3.3 球磨試驗的結果

按球磨工藝制備漿料，漿料具有較好的觸變性。海綿掛漿效果見圖3。從圖3可以明顯看出，漿料均勻分布在海綿體內，表面平滑，網線也較粗。

球磨工藝結合了混料和球磨的雙重功能，漿料在磨球的作用下不斷混合。磨球之間的不斷撞擊，使得各種細粉原料之間的混合作用成為可能。同時，磨球還使原料中可能存在的粗顆粒細化，使漿料粒度分布均勻，提高漿料觸變性，從而改善海綿的掛漿效果，燒成后產品(50mm×50mm×20mm-10ppi)的物理化學性能都較干混和濕混工藝的好，詳細見表2。球磨后測得漿料的含水率為16.8%，固相含量得到相應的提高。

4結 論

通過對比干混、濕混及球磨三種工藝的優缺點，對于前驅體浸漬法制備的泡沫陶瓷工藝而言，球磨工藝制備的漿料可以明顯改善海綿掛漿效果、提高制品性能，更適宜生產應用。

高的固相含量和粘著性可以保證漿料最大限度地附著在海綿網線上，從而保證產品具有高的抗折(抗壓)強度。好的漿料觸變性，可以使漿料均勻分布在海綿體內，并且不會出現堵孔現象，而采用球磨工藝就可以較好地達到這種效果。

參考文獻

[1] 寧青菊，姚治才.多孔陶瓷材料[J].硅酸鹽學報，1998， 4(1):41-45.

[2] 靳洪允. 泡沫陶瓷材料的研究進展[J].現代技術陶瓷，2005，15(8):33-36.

[3] 王連星.泡沫陶瓷的研究進展[J].耐火材料，1997，31(1):55-58.

[4] 王樹海，李安明，樂紅志等. 先進陶瓷的現代制備技術[M].北京:化學工業出版社，2007:344-366.

[5] 曾令可，王慧，羅明華等. 多孔功能陶瓷制備與應用[M].北京:化學工業出版社，2006:22-24.

Study of Slurry Preparation Process for Foam Ceramics

Wang XiaWang Jianxin

(Hangzhou Zhongya Special Refractory Co.，Ltd.FuyangZhejiang 311411)

Abstract: The process of slurry preparation at production technology of foam ceramics with impregnation technique was discussed in details and dry-mixed，wet-mixed and milling process about the advantages and disadvantages of slurry preparation process was contrasted respectively.And the milling technology with the best effects of improvement on slurry micro-homogeneity and product performance，is the most appropriate technology of foam ceramics'slurry production.

Keywords: foam ceramics， slurry， performance