本文關鍵詞：利用電瓷廢料合成多孔莫來石陶瓷的研究

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【摘要】：我國是世界上的陶瓷大國,隨著行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,產生了大量陶瓷廢料,為了實現(xiàn)整個陶瓷業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,進行有效的廢物利用迫在眉睫。目前利用無機固體廢棄物的研究大多集中在粉煤灰和煤矸石上,但是電瓷廢料的產量也在與日俱增,如能利用電瓷廢料制備多孔莫來石陶瓷對于響應國家節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略號召,實現(xiàn)電瓷廢料的利用價值,降低合成多孔莫來石陶瓷的成本有著重要意義。本文以電瓷廢料為主要原料,通過添加羧甲基纖維素和石墨為造孔劑,采用不同的成型工藝制備了多孔莫來石陶瓷;研究了造孔劑種類及其添加量、燒結溫度、保溫時間、鋁硅比等對制備的多孔莫來石陶瓷的結構和性能的影響;研究了凝膠注模工藝中固相含量和pH值對漿料粘度的影響;分析了膠凝機理并確定了引發(fā)劑和催化劑的用量;對比了干壓成型法和凝膠注模法兩種成型工藝制備的多孔莫來石陶瓷的結構和性能的優(yōu)劣。得到以下結論:(1)石墨作為造孔劑制備的多孔莫來石陶瓷在結構和性能上要優(yōu)于羧甲基纖維素。造孔劑含量在20wt%時,綜合性能更佳。當溫度達到1400℃時,試樣的氣孔率為45.18%,體積密度為1.89g/cm3,耐壓強度為11.25MPa,試樣的綜合性能最佳,莫來石的物相含量最高。在保證多孔陶瓷的綜合性能的條件下,加上節(jié)約能源的考慮,選取4h為最佳保溫時間。隨著氧化硅的加入,當鋁硅比為3:2時,試樣中的莫來石相含量達到最大,試樣的綜合物理性能最佳。(2)在凝膠注模成型工藝中,料漿的固相含量和pH值會影響其粘度。當固相含量由50wt%增加到60wt%時,黏度由150mPa·s增大到約340mPa·s,當固相含量超過60wt%時,黏度增大得很快,為了滿足成型所需黏度以及高的固相含量,選擇固相含量為60wt%。隨著pH的升高,黏度先減小,當pH值達到9左右時,此時顆粒間的靜電作用最強,固體顆粒分散均勻,黏度較低,漿料相對穩(wěn)定。(3)隨著引發(fā)劑加入量的增加,陶瓷漿料的膠凝時間越來越短。當引發(fā)劑的加入量由0.6wt%增加到0.7wt%時,膠凝時間由25min減少到20min,變化幅度較小,綜合考慮,選擇膠凝時間為25min,此時的引發(fā)劑的最佳加入量為0.6wt%。隨著催化劑加入量的增加,陶瓷漿料的膠凝時間越來越短。當催化劑的加入量在0.3wt%到0.5wt%之間時,膠凝時間變化幅度較小,實驗易于控制。因此,綜合考慮,當膠凝時間選擇25min時,此時催化劑的最佳加入量為0.4wt%。(4)在最佳參數(shù)條件下,凝膠注模法制備的試樣的氣孔率為51.40%,相比于采用干壓成型法制備的試樣的氣孔率高了約10%;體積密度為1.54g/cm3,而干壓成型法制備的試樣的體積密度為2.01g/cm3;耐壓強度為17.99MPa,兩者強度相差不大。凝膠注模法制備的試樣在性能上和采用干壓成型法制備的試樣相比更具優(yōu)勢,在保持高氣孔率和低體積密度的情況下有著較高的強度,是一種更為理想的成型方法。
【關鍵詞】：莫來石 多孔陶瓷 造孔劑 干壓成型 凝膠注模
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 國內外利用陶瓷廢料的研究現(xiàn)狀及水平10-11
• 1.2 莫來石的概述11-15
• 1.2.1 莫來石的晶體結構和性能11-12
• 1.2.2 莫來石的應用12-13
• 1.2.3 莫來石的制備方法13-15
• 1.3 多孔陶瓷的概述15-22
• 1.3.1 多孔陶瓷的分類15-16
• 1.3.2 多孔陶瓷的應用16-18
• 1.3.3 多孔陶瓷的制備方法18-22
• 1.4 選題的意義及目的22
• 1.5 本論文的研究內容22-24
• 2 實驗內容及表征方法24-32
• 2.1 實驗內容24-29
• 2.1.1 原料24-25
• 2.1.2 實驗儀器及設備25
• 2.1.3 實驗設計25-29
• 2.2 表征方法29-32
• 2.2.1 體積密度和氣孔率的測定29
• 2.2.2 耐壓強度的測定29-30
• 2.2.3 物相組成分析30
• 2.2.4 顯微結構分析30
• 2.2.5 粘度測試30-32
• 3 干壓成型制備多孔莫來石陶瓷的實驗結果與討論32-44
• 3.1 造孔劑選擇32-36
• 3.1.1 不同造孔劑對多孔莫來石陶瓷的顯微結構的影響32-33
• 3.1.2 造孔劑含量對多孔莫來石陶瓷的氣孔率及體積密度的影響33-34
• 3.1.3 造孔劑含量對多孔莫來石陶瓷的耐壓強度的影響34-36
• 3.2 燒結溫度對多孔莫來石陶瓷的結構及性能的影響36-39
• 3.2.1 燒結溫度對物相組成的影響36-37
• 3.2.2 燒結溫度對顯微結構的影響37-38
• 3.2.3 燒結溫度對物理性能的影響38-39
• 3.3 保溫時間對多孔莫來石陶瓷的物相組成及性能的影響39-40
• 3.3.1 保溫時間對物相組成的影響39
• 3.3.2 保溫時間對物理性能的影響39-40
• 3.4 鋁硅比對多孔莫來石陶瓷的結構及性能的影響40-43
• 3.4.1 鋁硅比對物相組成的影響41
• 3.4.2 鋁硅比對顯微結構的影響41
• 3.4.3 鋁硅比對物理性能的影響41-43
• 3.5 本章小結43-44
• 4 凝膠注模法制備多孔莫來石陶瓷的實驗結果與討論44-50
• 4.1 固相含量對漿料黏度的影響44-45
• 4.2 pH對漿料黏度的影響45
• 4.3 膠凝機理45-46
• 4.4 膠凝過程的控制46-47
• 4.4.1 引發(fā)劑的加入量對膠凝時間的影響46-47
• 4.4.2 催化劑的加入量對膠凝時間的影響47
• 4.5 不同的成型方法制備的多孔莫來石陶瓷的對比分析47-49
• 4.6 本章小結49-50
• 5 結論與展望50-52
• 5.1 結論50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-58
• 碩士期間發(fā)表論文情況58-60
• 致謝60

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本文編號：922908