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多孔海泡石陶瓷的制备与性能

2019-05-15 16:34 来源:网络整理

在本文中,使用原始海泡石矿物制备了一种新型多孔陶瓷。多孔陶瓷通过干压法成形,并在700~1200℃的范围内烧结。通过热重分析和差热分析(​​TG-DTA),X射线衍射(XRD),弯曲强度,抗压强度,扫描电子显微镜(SEM)和水银侵入,研究了多孔海泡石陶瓷的温度 - 微观结构演变和性能。孔隙率计(MIP)。通过逐步等温膨胀测定法(SID)研究了海泡石多孔陶瓷的烧结动力学。随着烧结温度的升高,力学性能得到改善,在1200℃时,弯曲强度和抗压强度分别达到最大值52MPa和32MPa。孔隙率随烧结温度的增加而增加,直至1100℃达到55.40%,然后在1200℃下降至46.48%。多孔陶瓷的主要晶相是阿克曼石和透辉石。在1200℃时,陶瓷内部的孔基本上遵循单峰分布,其主要位于553nm附近。多孔海泡石陶瓷的烧结活化能通过步进等温热膨胀测量,其值为791.42kJ / mol,在1000℃至1200℃的范围内。

多孔海泡石陶瓷的制备与性能

为理论高表面积,优异的透气性,良好的化学和热稳定性,低的电导率和热导率1,2,3,4,5,多孔陶瓷被广泛用于化学,能源,冶金,生物医药,环保,航空航天等领域6,7,8,9,10,作为过滤器材料,催化剂载体,绝热材料,生物功能材料等。通常需要多孔材料。用于制备合适的多孔陶瓷的成孔方法包括挥发物添加法,溶胶 - 凝胶法11,冷冻干燥方法12,鼓泡方法13和适当的烧结条件控制方法。然而,由于成本高,环境污染和加工困难,多孔陶瓷的广泛应用有时受到限制。

近年来,人们越来越关注用于制备多孔陶瓷的原料粘土矿物材料,其具有丰富,廉价,环境友好且具有低烧结温度。使用印度可通过单轴压实技术获得的廉价粘土制造大孔陶瓷载体14。海泡石是一种天然水合硅酸镁粘土矿物,具有微观纤维形态和良好的吸附性能。Brauner和Preisinger15通过使用X射线衍射法作为具有空间群Pncn的斜方晶系来推导出海泡石的结构。海泡石属于2:1页硅酸盐的结构族,是一种含水硅酸镁(Si12Mg8O30))(OH)4(OH2)4·8H2O为理论晶胞式16,17。海泡石包括管状通道,其截面尺寸为0.37×1.06nm18。海泡石粘土的形式是扫描电子显微镜下多为纤维状或光纤束19,20,虽然海泡石纤维的长度从不同的地方变化很大17。脱水并在多篇报道海泡石脱的过程通常被认为是在三个阶段出现21,22,23,24。大多数研究报道沸石水从室温中移除至400℃,结晶水在500至800℃范围内被除去,最后在800℃及以上的温度下除去海泡石中的羟基。

海泡石广泛应用于各种领域,由于其特殊的结构和在中国丰富的资源,包括化妆品,陶瓷,洗涤剂,造纸和油漆(这粘土矿物的世界储量的约30%),25,26,27,28。海泡石的吸附能力使它成为有价值的漂白剂,净化剂,过滤器和载体29,30。流变性质可用作增稠剂,悬浮剂和触变剂31。海泡石的针状颗粒易于散布在水或极性溶剂中的网状结构中,以形成具有更好流变性的高粘度悬浮液。它改善了泥浆的悬浮性,流动性和可塑性。在泥浆干燥后,它变成固体多孔结构,几乎没有解理面,这增加了陶瓷体32的强度。严等人。33发现海泡石的加入改善了骨瓷的力学性能。海泡石增韧机理为纤维拉伸和界面效应弱。然而,过量添加海泡石会导致孔结构的增加。

在这项工作中,将可用于未来工业的原始海泡石矿物用作制备新型多孔陶瓷的原料。研究了烧结过程中海泡石多孔陶瓷的温度 - 组织演变和性能。通过逐步等温膨胀测定法(SID)很好地分析多孔陶瓷的烧结动力学,以获得表观活化能。

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