【硕士】发泡注凝成型制备多孔保温材料

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内容简介

　　【硕士】发泡注凝成型制备多孔保温材料　　授予学位：硕士　　学位授予单位：武汉理工大学　　学位年度：2011　　 陶瓷纤维是目前在工业窑炉领域使用最广泛的一种保温材料，但是它在使用过程中易出现粉化和开裂现象，严重影响了其使用性能。针对上述问题，本文采用将发泡工艺与注凝成型相结合的方法制备了内部结构均匀，保温性能和抗热震性能良好的多孔保温陶瓷。　　 本论文根据不同氧化铝与二氧化硅的比例，用干压法制备了一系列的硅酸铝陶瓷材料。通过对其吸水率、密度、显气孔率、抗折强度以及抗热震性能进行测试，并结合XRD分析，确定选用两组配方——硅酸铝配方C1：高岭土19．8％，铝矾土60．4％，硅微粉19．8％和莫来石配方D1：高岭土36．8％，铝矾土12．5％，氧化铝50．7％，舢F30．75％V2051％，采用发泡注凝成型的工艺制备了多孔陶瓷制品。　　 本文采用棕榈酸甘油酯为发泡剂，PVA和I硬脂酸甘油酯为稳泡剂，研究了发泡剂的合成机理，用红外表征了其合成情况。通过研究发泡剂浓度对发泡剂起泡能力的影响和加入不同的稳泡剂以及稳泡剂浓度对泡沫稳定性的影响，确定最终发泡体系的配方组成为：发泡齐lJ3wt％，10％的PVA溶液48wt％，硬脂酸甘油酯4wt％和去离子水45wt％。　　 本文研究了不同分散剂及其浓度，pH值以及浆料的固含量对硅酸铝配方和莫来石配方两种浆料的流变性的影响，获得了由陶瓷粉体制备高稳定、高固含量的浆料所需的最适条件，结果表明：在pH=9时，用聚丙烯酸铵对硅酸铝配方浆料分散效果很好，分散剂最佳用量分别是0．25wt％，而聚丙烯酸在pH=8．5，使用量为0．2wt％时对莫来石配方浆料有较好的分散作用。硅酸铝配方和莫来石配方的浆料能进行注凝成型的最大固含量分别为62％和64％。　　 通过实验得到了交联体系凝胶的最佳条件为：盐酸、戊二醛的加入量分别为PVA的4wt％和10wt％，此时体系凝胶时间达到完成注凝操作所需的最短时间，为92s。结合扫描电镜(SEM)、密度、气孔率以及抗压强度分析研究了不同的浆料与发泡体系比例对材料性能的影响，结果表明：体系中浆料比例的增大会导致体系粘度的增大，气孔率变小，孔径减小，孔壁厚度逐渐增加，孔壁强度提高，密度变大，材料的抗压强度也会变大。对硅酸铝多孔陶瓷样品和莫来石多孔陶瓷样品进行SEM，密度，气孔率，抗压强度，导热系数，抗热震性能等分析发现孔径大小均一，分布均匀，密度分别为0．559／cm3和O．599／cm3，气孔率分别为75％和73％，抗压强度分别为2357KPa和2641KPa，抗热震性能分别为32次和37次，导热系数分别为0．044W／(m2-K)．和10．052W／(m2．K)，达到了保温材料的性能指标。　　

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