【摘要】：本文以煤系高嶺土為原料制備多孔莫來(lái)石保溫材料,對(duì)工業(yè)固體廢棄物煤系高嶺土實(shí)現(xiàn)了資源回收利用,并研究了多孔莫來(lái)石制備工藝,包括造孔劑法、發(fā)泡法和冷凍干燥法對(duì)組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。煤系高嶺土在1300-1500℃空氣氣氛燒結(jié)3小時(shí)可合成莫來(lái)石相,其中1300℃燒結(jié)后產(chǎn)物中主要是莫來(lái)石相,同時(shí)含有少量的氧化鋁和二氧化硅未反應(yīng)。1400-1500℃燒結(jié)后,產(chǎn)物中幾乎全為莫來(lái)石相,莫來(lái)化反應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)。造孔劑法制備莫來(lái)石具有過(guò)程簡(jiǎn)單,成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但是存在孔隙分布不均勻,孔隙率低等缺點(diǎn)。用尿素作造孔劑,制備出孔隙率為60.2-79.8%,抗壓強(qiáng)度0.4-49.8MPa,體積密度為0.61-1.22g/cm3的多孔莫來(lái)石。發(fā)泡法制備的莫來(lái)石具有高的孔隙率和低的導(dǎo)熱系數(shù),但是受發(fā)泡劑含量,固相含量和凝膠劑類(lèi)型的影響較大。固含量為45wt%時(shí),利用0.1-0.6wt%含量的發(fā)泡劑制備出孔隙率為63-82%,抗壓強(qiáng)度為1.2-13.7MPa的輕質(zhì)莫來(lái)石。發(fā)泡劑含量為0.3wt%時(shí),控制固相含量為20-40wt%,制備的莫來(lái)石孔隙率為74-91%,抗壓強(qiáng)度為0.2-6.6MPa。利用淀粉凝膠劑制備出孔隙率為71.8-88.2%,熱導(dǎo)率為0.10-0.38W/m·K,抗壓強(qiáng)度為0.21-8.7MPa的輕質(zhì)莫來(lái)石保溫材料。凍干燥法制備的莫來(lái)石具有定向的孔隙結(jié)構(gòu)和較小的孔徑,制備出的莫來(lái)石孔隙率為60.2-83.4%,熱導(dǎo)率為0.17-0.34W/m·K,抗壓強(qiáng)度為5.6-49.4MPa。采用叔丁醇(TBA)作溶劑,其孔呈現(xiàn)定向通道結(jié)構(gòu);采用水作溶劑時(shí)孔為相互交錯(cuò)的片層狀結(jié)構(gòu)。同樣的漿料固含量下,TBA溶劑制備的莫來(lái)石孔隙率較低,且抗壓強(qiáng)度較高。此外,研究還發(fā)現(xiàn)較低溫度冷凍有利于制備出更小孔隙結(jié)構(gòu)的莫來(lái)石,-198℃和-40℃冷凍溫度下制備的莫來(lái)石孔徑大小分別在20μm和100μm左右。采用以上三種方法制備的莫來(lái)石均具有大孔和小孔并存的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)。造孔劑法、發(fā)泡法和冷凍干燥法制備的莫來(lái)石大孔分別來(lái)源于造孔劑,漿料發(fā)泡過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡,固態(tài)溶劑升華;小孔則是棒狀莫來(lái)石晶體顆粒相互交錯(cuò)產(chǎn)生,其中淀粉發(fā)泡法制備的莫來(lái)石還具有中孔結(jié)構(gòu),來(lái)源于淀粉顆粒的燒燼,這種中孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)了多孔陶瓷的連通性,在生物結(jié)構(gòu)、過(guò)濾分離領(lǐng)域有著潛在而重要的應(yīng)用。
[Abstract]:In this paper, porous mullite insulation material was prepared from coal series kaolin, and the recovery and utilization of industrial solid waste coal series kaolin were realized. The preparation process of porous mullite, including pore-making agent method, was studied. Effects of foaming and freeze-drying on structure and properties. The mullite phase can be synthesized by sintering coal series kaolin in air atmosphere of 1300-1500 鈩，

本文編號(hào)：2339132