- A+
泡沫陶瓷范文第1篇
关键词：低成本泡沫陶瓷制备工艺矿渣
前言
20世纪70年代起发展起来的泡沫陶瓷,是一种具有高温特性的泡沫材料，孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%～95%之间，具有比表面积大、强度高、耐高温、耐腐蚀、对流体自扰性强、再生简单、使用寿命长等诸多优点。
利用泡沫陶瓷吸收能量的性能,可用作各种吸音材料、减震材料等;利用低密度、低导热系数的特点,可制成各种保温材料、轻质结构材料等。此外，泡沫陶瓷还广泛应用于航空航天、电子信息、污水治理及其他新的应用领域。
但是随着泡沫陶瓷的应用领域不断拓展，降低成本的呼声日益增高。泡沫陶瓷低成本制备方法的研究成为泡沫陶瓷领域一个重要发展方向。解决思路有以下三种：从原料上控制成本，如采用矿渣系原料；简化现有的泡沫陶瓷制备工艺；采用新的泡沫陶瓷制备方法。总之简单、经济、实用的泡沫陶瓷制备方法的研究是十分必要的。
1.矿渣系泡沫陶瓷
根据材质不同，泡沫陶瓷的主要有:高硅质硅酸盐材料，铝硅酸盐材料，精陶质材料，硅藻土质材料，纯碳质材料，刚玉和金刚砂材料，堇青石、钦酸铝材料，以及用废渣构成的材料。现在研究比较热点的是用粉煤灰、煤矸石等工业废渣，陶瓷厂、玻璃厂等工业废料，建筑垃圾等建筑废渣制取泡沫陶瓷。
吴兴才等人利用煤矸石制备了微米级泡沫陶瓷【1】，上海应用技术学院材料系以粉煤灰为主要原料、粘土为粘结剂，成功地开发出轻质泡沫球形生物滤料【2】。
但利用废料制备出的泡沫陶瓷整体表现出一些问题：废料利用率不高，能耗巨大，产品性能不稳定，且和化工原料制备的泡沫陶瓷性能相差甚大，这些问题都有待进一步解决。
2.泡沫陶瓷制备工艺
制备工艺的条件越亲和，制备工艺和设备越简单，生产的成本也就越低。目前常用的泡沫陶瓷制备方法有添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、发泡法、溶胶凝胶法等。研究比较活跃的新方法有采用溶胶一凝胶代替陶瓷浆料浸渍有机泡沫制备泡沫陶瓷、天然高分子固化法【3～4】、仿生结构复制法【5】、泡沫注凝法【6】、冷冻干燥制备工艺【7】等。
2.1传统制备方法
添加造孔剂法，由于工艺简单、成型方法灵活多样，通过工艺改进，有很大潜力实现低成本化制备。注浆成型能使陶瓷粉料与造孔剂较好地混合,使泡沫陶瓷气孔分布均匀,且设备简单,是制备泡沫陶瓷常用的方法；模压成型的最大优点是简单方便,如果对制品的质量要求不高,较小的片状、块状或管状的泡沫陶瓷都可用模压成型的方法制备。烧结方面，提高烧结体的强度，需提高烧结温度,延长烧结时间,但会降低制品的气孔率。这目前仍是泡沫陶瓷实用化面临的问题之一。
有机泡沫浸渍法，是用有机泡沫浸渍陶瓷浆料,干燥后烧掉有机泡沫,是目前应用最广的泡沫陶瓷的制备方法，适于制备高气孔率,开气孔的泡沫陶瓷。浆料的制备和挂浆工艺是制约其发展的重要因素，目前要达到总够的强度，一般都需要二次挂浆，简化挂浆工艺可以进一步降低泡沫陶瓷的生产成本。
发泡法，与泡沫浸渍工艺相比,更容易控制制品的形状、成分和密度,并且可制备各种孔径大小和形状的泡沫陶瓷。但传统的方法往往对原料和工艺条件要求高，制约其成本的降低。
溶胶-凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料,特别是微孔陶瓷薄膜，生产率低，成本较高。表1 比较了这几种工艺方法的特点及应用。
表1.传统泡沫陶瓷工艺方法特点
2.2新型泡沫陶瓷工艺方法
天然高分子固化法：利用某些天然高分子物质具有变性导致的液一固转变特性，在泡沫陶瓷的制备工艺中有着潜在的应用空间。蛋白质、多糖(包括淀粉、纤维素等)是这类物质的代表。毛小建等人采用木薯淀粉作为固化剂，成功制备了熔石英泡沫陶瓷【4】。该方法工艺过程简单，实用性强，逐步成为研究的热点。但是，加热过程中温度场分布不均匀，会造成气泡大小差异，甚至造成局部结构破坏。所以该方法不适合制备对孔径分布要求较高的多孔陶瓷。
仿生结构复制法：将具有多孔结构的天然木材在800～1800 ℃下和惰性气体环境中裂解可以得到与木材多孔结构几乎完全相同的碳预制体，然后以碳预制体为模板,在1600℃通过液态金属硅的渗透反应可以得到多孔碳化硅陶瓷多孔结构【5】。
冷冻干燥工艺：将陶瓷浆料进行冷冻,使溶剂从液相变成固相冰,在干燥过程中通过降压使固相冰直接升华成气相而让溶剂排除,这样就留下了开口泡沫结构,经烧结后可以得到泡沫陶瓷。水基浆料的使用形成了该工艺的一个最大优势就是与环境友好,因为其孔结构的形成是通过在冷冻干燥过程中冰的升华来完成的,其释放出来的是气态H2O ,对环境不会造成任何污染。Fukasawa 等【7】用冷冻干燥工艺制备出单峰孔(10μm) 和双峰孔(10μm和0.1μm)的多孔A12O3陶瓷。
3.低成本陶瓷的应用领域
3.1.吸声材料
噪音是一种环境公害，有碍健康，整个社会对吸音材料的需求量很大，所以作为建筑材料，成本过高将限制其使用。因此研究开发低成本的吸音材料是一个重要方向。
泡沫陶瓷具有开口气孔和连通气孔，当声波传入时，气孔内空气受力振荡，由于气孔很小，震动会受到摩擦和阻碍，导致声音震动衰减，大部分的声能转化为热能，从而起到吸声的作用。如清华大学研制的膨胀型珍珠岩装饰吸音板可用于房屋天花板的装饰，其抗弯强度达1.47MPa，平均吸音系数为25％，可作为中低档住宅、会议厅、公共场所的内装饰材料。
3.2隔热保温材料及换热材料
泡沫陶瓷中闭合气孔的存在，减少了热对流，降低了导热率，使泡沫陶瓷具有热传导率低、抗热震性能优良等特性，是一种理想的耐热材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料，使用温度高达1600℃，热阻巨大,使得它可作为隔热保温材料使用,世界上最好的隔热材料正是这类材料,称为“超级隔热材料”,其传热系数比硬质聚甲酸乙酯泡沫低上千倍，可用于高级保温,如保冷集装箱；再高级的泡沫陶瓷隔热材料还可用于航天飞机外壳,隔热质轻;还用于导弹头,做为强迫发汗体系的构件。
在民用建筑领域，可做成保温板材、墙体，起到极好的保温效果。另外，由于泡沫陶瓷的泡沫特性以及它耐热、耐蚀、不污染、经济等优点，还可用作换热材料，如用在冶金、陶瓷、石油、化工的回热上。
4.结论
简单、廉价、经济是实用化的必要前提。低成本的泡沫陶瓷制备方法研究是未来发展的一个热点。从原料上控制成本，采用矿渣系原料，兼顾环境友好；简化现有的泡沫陶瓷制备工艺；采用新的泡沫陶瓷制备方法。
参考文献
[1]吴兴才，胡多朝，鲁德忠.利用煤矸石制备微米级泡沫陶瓷[J].煤炭科学技术，1998, 16 (03): 23-24
[2]王健，金鸣林，魏林，等.用粉煤灰制备新型水处理滤料[I].化工环保，2003(12): 352-357
[3] Dhara S, Pradhan M, Ghosh D, et al. Nature inspired novel processing routes for ceramic foams [J]. Adv Appl Ceram, 2005，104 (1): 9-21.
[4]毛小建，王士维.高孔隙率泡沫陶瓷的制备方法.中国发明专利，200510027545.2. 2005.
[5]钱军民，金志浩，乔冠军.木材陶瓷研究进展[J].无机材料学报，2003, 18 (4): 716-724.
泡沫陶瓷范文第2篇
关键词:氧化铝;泡沫陶瓷;现状;展望
1前 言
泡沫陶瓷材料最早于20世纪70年代由美国科学家利用氧化铝和高岭土等原料研制成功,是一种具有高温特性的多孔材料[1]。我国对氧化铝泡沫陶瓷的研究起步较晚,于20世纪80年代初才开展。泡沫陶瓷作为第三代多孔过滤陶瓷,以其密度小、气孔率高、耐高温、比强度高、耐腐蚀等优良特性被广泛应用于金属熔液过滤、隔热隔音材料、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学等领域[2-3]。它制造工艺简单,通过选择不同的材质,并控制加工工艺过程,可以制成适合于不同用途的泡沫陶瓷产品。
氧化铝泡沫陶瓷是使用最早的一类泡沫陶瓷,也是泡沫陶瓷三大类(氧化铝、碳化硅、氧化锆)的一个重要分支,被广泛使用于铝及其合金铸造行业。目前,随着铝及铝合金制品性能要求的不断提高,对于铝液过滤也提出了新的要求,要求铝液具有纯度高、浮杂少、铝液流速平缓等良好的浇铸特性,以使浇铸出的铝制品具备优秀的理化性能和机加工性能,从而满足更苛刻的使用条件,并延长铝制品的使用寿命。
2氧化铝泡沫陶瓷的发展现状
2.1 产品规格
泡沫陶瓷大板一般指300mm×300mm×30mm以上规格的过滤板,当今市场上销售较多的几种规格有长宽尺寸均为12inch、15inch、17inch、20inch和23inch等,厚度有30mm、40mm和50mm等。依托现有泡沫陶瓷的生产技术,国内厂家都可根据客户要求生产出不同规格和形状的过滤板。
2.2 生产厂家及其分布情况
目前,国内以泡沫陶瓷大板为主要产品、具有一定规模的生产厂家近20家,其中主要分布在华中、华东、华南地区,大致分布为:广东2家、福建1家、山东2家、天津1家、北京2家、山西1家、江西3家、江苏3家和浙江2家。这些厂家生产的过滤板大都在国内销售,出口较少。
2.3 产品质量
国内氧化铝泡沫陶瓷产品质量参差不齐,产品质量的差距主要体现在过滤板表面裂纹、产品强度、网孔均匀性以及尺寸偏差等方面,质量较好的过滤板具有产品强度高、表面无裂纹、网孔均匀、尺寸偏差小等特点。国内质量好的过滤板与国外产品相比差距不大,主要是在产品外观上存在一定不足,如网丝不够粗、表面不够光滑等,还有就是产品稳定性不如国外控制得好。
2.4 产品销售情况
国内厂家生产的过滤板主要是满足国内各铝厂的需求,现在国内铝厂基本都采用过滤板净化铝液,从而达到提高铝制品合格率及性能的目的。我国是铝制品的生产大国,铝制品产量一直居于世界第一,但主要以中低端产品为主。随着市场需求的不断扩大,铝制品必定要走向高端化,泡沫陶瓷过滤板的使用可提高铝制品的质量,提高产品档次,使之满足高端市场的要求。因此,对过滤板的需求将不断增加,其市场也将变得广阔。
2.5 生产工艺现状
国内泡沫陶瓷生产普遍采用的是有机前驱体浸渍法,由于该法操作简便、设备投入少、生产易于控制,并且能实现批量生产,因此得到了广泛运用。虽然每个厂家生产的具体情况有所不同,但大致工艺过程及所需控制的工艺技术点都是一样的。该制备方法主要有三个关键因素:一是海绵的选择及控制;二是原料的配比;三是烧成的控制。
3前景展望
3.1 生产工艺展望
随着有机前驱体浸渍法制备泡沫陶瓷工艺的不断成熟,以及国内生产厂家的不断研发创新,泡沫陶瓷生产工艺将朝着科技化、自动化的方向发展。例如原料配料将朝着搅拌球磨的方式发展,这样制备的浆料均匀性较好;干燥将向微波干燥方式发展,该方法具有节约能源、干燥快速、均匀的特点;烧成将向辊道窑烧成方式转变,因辊道窑具有内部气氛和温度均匀、产量大等特点,有利于提高产品质量。这些工艺在国外已经比较成熟,也是国内目前要引进吸收和消化的。
另外,利用陶瓷废料生产泡沫陶瓷也是未来发展的重要方向,符合现在提倡的资源节约、环境友好型生产的可持续发展方针。侯来广[4]等已经报道了陶瓷废料在多孔陶瓷制备中的应用,并列举实例说明了其必要性和可行性。
3.2 产品质量展望
随着先进生产工艺与设备的引进,氧化铝泡沫陶瓷过滤板的产品质量将逐步得以提高,并朝着产品规格越来越大、网孔越来越小、成本越来越低及产品强度越来越高的方向发展。这些都是对铝及铝合金厂家提出的要求,也是未来市场提出的要求。
3.3 产品销售展望
目前,国内过滤板出口还很少。但未来几年,随着国内泡沫陶瓷市场竞争的加剧,开拓国外市场将成为国内厂家的新方向,尤其是中东、非洲、南美等发展中地区的市场将成各厂家争相开发的目标,过滤板的出口销量也将随之增大。
4结 语
(1) 随着对铝制品质量要求的不断提高,氧化铝泡沫陶瓷大板以其优良的过滤性能,其应用前景将更加广阔,同时竞争也将更加激烈;
(2) 氧化铝泡沫陶瓷的生产工艺将在现有的基础上得到进一步的发展,尤其是配料、干燥与烧成工艺将逐步与国外对接;
(3) 氧化铝泡沫陶瓷大板的出口量将在未来几年内持续增加,产品质量也将逐渐提升,向着网孔小、尺寸偏差小、产品强度高的方向发展;
(4)利用陶瓷废料制备氧化铝泡沫陶瓷将成为未来几年的重要发展方向;
(5) 开发氧化铝泡沫陶瓷的新用途,如在污水处理等方面的应用,也是氧化铝泡沫陶瓷未来发展的方向。
参考文献
[1] Zhu Xinwen,Jiang Dongliang,Tan Shouhong,et al.Improvement in the thickness of reticulatedporous ceramics[J].J.Am Ceram Soc,2001,84(7):1654-1656.
[2] 张守梅,曾令可.环保吸声材料的发展及展望[J].陶瓷学报,2002,23(1):56～60.
泡沫陶瓷范文第3篇
关键词：粉煤灰；泡沫陶瓷保温板；外墙施工；质量控制
1 引言
粉煤灰泡沫陶瓷保温板是一种具有三维空间网架结构的多孔、轻质的泡沫陶瓷材料。以煤矸石、粉煤灰、陶瓷废料的工业尾矿或废料为原料，经过湿法粉磨、干燥制粒、隧道窑烧结而成。具有良好的抗散裂性和比电阻特性，属于高强度、吸音隔热、耐热冲击好的泡沫材料，可用于生产轻质砖、轻质隔墙板、保温隔热制品[1]。它的应用和推广为工业废弃物开辟了一条综合利用的途径，较好地解决了固体垃圾对环境的污染。
2 粉煤灰泡沫陶瓷保温板的性能特点
2.1粉煤灰泡沫陶瓷节能作用
粉煤灰泡沫陶瓷保温板以工业粉煤灰、废尾矿等作为主要原材料，热传导率低，导热系数为0.065 ± W/（m.k），是一种节约资源、减少污染的绿色环保材料。并具有轻质（230 kg/m3）、保温、隔热性能优异等优点，屋顶加装泡沫陶瓷保温板可起到隔绝冷暖温度的作用，“冬节煤―夏节电”。
2.2粉煤灰泡沫陶瓷保温板安装优势
保温板与水泥砂浆、混凝土等材料相容性好，膨胀系数相近，热胀冷缩不产生裂纹、空鼓、变形、收缩。与基层粘结强度高，且施工工艺简单，施工速度快，节省时间，施工机械和劳动强度低，不受施工场地的限制。抗折、抗压、抗拉拔强度也是其他常规保温材料无法相比的，双面粉刷无机界面剂后与水泥砂浆拉伸粘接强度即可达到0.2MPa以上。（如图2所示）
2.3粉煤灰泡沫陶瓷保温板防水性能
粉煤灰泡沫陶瓷保温板吸水率低，≤5%，具有优越的防水和不吸水性能，不会发生冻融破坏。普通屋顶的防水使用年限一般在3～5年，在原有防水基础上再增加泡沫陶瓷保温板后，使用寿命可延长到12～15年。
2.4粉煤灰泡沫陶瓷保温板性能稳定特点
粉煤灰泡沫陶瓷保温板是无机材质，耐候性好，在阳光暴晒、冷热剧变、风雨交加等恶劣气候条件下不变形、不老化、不开裂，性能稳定，能与建筑物同寿命。而且是A1级阻燃产品，经过1200 ℃以上高温烧结而成，受热后不会产生有毒气体，是传统保温材料无法相比的。
2.5粉煤灰泡沫陶瓷隔音效果
发生膨胀反应出气泡，形成海绵体状的粉煤灰泡沫陶瓷体，有大量的气孔，具有一定的吸音性，有效地解决了居住空间的隔音问题[2]。
3 施工工艺
基层处理测量放线粘贴泡沫陶瓷保温板安装固定件粘贴耐碱网格布抹抗裂砂浆质量检查。
4 关键过程的质量控制
4.1 基层处理
（1）基层处理要求清洁、无液态水、无油污、无脱膜剂等妨碍粘结的附着物。采用界面剂处理时，表面应干燥，且不得有粉化、起皮、爆灰等现象。凸起、空鼓和酥松部位应剔除，并用水泥砂浆或聚合物砂浆找平，聚合物砂浆宜采用干混砂浆。找平层要与基层墙体粘结牢固，不得有脱层、空鼓、裂缝。基层表面吸水率过高和高温环境时应进行界面处理，适当湿润墙面，涂刷界面剂。
（2）当基层为钢筋混凝土墙体时，如果墙体表面平整度不大于5mm，可不必进行整体找平，否则应先涂刷专用界面剂，再用1∶3水泥砂浆或聚合物砂浆整体找平；基层墙体为加气混凝土、灰砂砖、硅酸盐砖等砌体时，应涂刷专用界面剂，再做找平层，找平层应用防水砂浆，厚度为8～10mm。
（3）改建工程中，原有墙面应清理干净，并用1∶2水泥砂浆补平。
4.2测量放线
粘贴前按基准线绘制排版图，用墨线在基层上弹出板块位置图。根据建筑立面设计和外墙保温系统的技术要求，在墙面弹出外门窗水平、垂直及伸缩缝、装饰缝线。据门窗洞口位置弹出基准控制线，在建筑物外墙阴阳角及其他必要处挂出垂直基准控制线，每个楼层适当位置挂水平线，以控制保温板粘贴的垂直度和平整度。
4.3粘贴泡沫陶瓷保温板
粘贴粉煤灰泡沫陶瓷保温板应符合下列要求：
（1）施工应在基层质量验收合格后进行。粘贴前一日宜浇水湿润基层表面。粘贴前应确认基层表面无液态水，并清理泡沫陶瓷保温板表面。粘贴陶瓷保温板时，根据弹出的控制线，按从下至上顺序逐层粘贴。涂好粘结砂浆的泡沫陶瓷保温板，必须立刻在墙面上滑动就位，以防止粘结砂浆表面结皮失去粘结作用。粘结砂浆不得污染陶瓷保温板侧面。
（2）粘贴时应轻揉，均匀挤压，可用橡皮锤轻轻敲打，并用2 m靠尺压平，保证水泥浆、界面剂与泡沫陶瓷保温板表面、基层表面充分接触。粘贴第二层时，应用水泥砂浆将第一层粘贴缝灌满，挤出的砂浆应刮掉，板缝表面应勾缝进行密封处理。粘结砂浆挤压后厚度约为3 mm。保温板上下两排竖向错缝为板长的1 /2，错缝最小尺寸要大于200 mm。板与板之间要挤紧，若因切割不齐或角钢形成的缝隙，超过1.5 mm的缝隙，用抗裂砂浆补平[3]。
（3）应优先选用主规格泡沫陶瓷保温板，辅助规格或局部不规则处可现场裁剪，主要规格板材可用手持式电动切割机切割，尺寸允许偏差为±2mm，切割好后应除尘除污。
（4）应严格按规定的配合比配制粘贴砂浆，随用随配，注意防晒、避风，配好的砂浆存放时间不宜超过2h。粘贴前泡沫陶瓷保温板不得浇水浸湿，粘贴后宜定时浇水养护。
（5）采用点粘或条粘时，粘结面积应不小于40%。
（6）门窗洞口四角泡沫陶瓷板不得拼接，应采用整块泡沫陶瓷保温板切割成形，板拼接缝至少离开角部200 mm。
在墙体转角处，贴于两面墙上的保温板之间亦应搭接。面砖饰面及涂料饰面采用满粘法，粘贴面积100%。阳台、露台等需要做地面防水的部位，保温板应粘贴至自结构向上300 mm。
（7）泡沫陶瓷保温板应采用固定件或支撑临时固定，支撑12h后方可拆除。 需安装托架时，可采用化学锚栓等安装型钢托架，并保证托架水平。
4.4安装固定件
固定件安装应至少在粘完板的7 天后进行，固定件长度为板厚+ 50 mm。在已安装好的保温板上标出锚钉的位置，用冲击钻开孔，墙内的锚钉用钢丝与钢筋固定，锚钉规格及安装数量要符合要求，孔径视固定件直径而定，拧入锚钉，钉头和压盘应略低于板面。固定件宜呈梅花形状布置，锚栓进入混凝土基层的有效锚固深度应不小于30 mm，进入其他墙体基层的有效锚固深度不小于50 mm。
4.5粘贴耐碱网格布
耐碱网格布铺设时，由中间向上下左右用抹子抹平。在墙面阴阳角和门窗洞口部位要增铺一层网格布，耐碱网格布的水平和垂直搭接宽度不得小于100 mm。耐碱网格布不得空鼓，翘边，必须与底层抗裂砂浆粘结牢固。耐碱网格布需裁剪时应顺经纬向进行，注意留出搭接宽度。
门窗周围第一遍抹灰聚合物砂浆面积应稍大于网格布，厚度宜为2～3 mm。外窗侧面贴好翻包网格布后，要在侧壁四面转角部位斜45°补贴加强网，以抵消温差应力引起的窗角斜裂缝。面层砂浆达到规定的强度后再施工面层，否则易引起内层胀裂。
4.6抹抗裂砂浆
抹面砂浆施工应分层进行，每一层厚度应控制在2～3 mm。第一遍面层抗裂砂浆凝固至表面不沾手时，开始第二遍面层抗裂砂浆施工。要控制面层抗裂砂浆的总厚度，防止厚度太大而开裂。在沉降缝、温度伸缩缝、阴阳角、飘窗、空调板等特殊部位，面层抗裂砂浆需与网格布、底层砂浆呈台阶形成接槎，留槎间距大于150 mm，避免网格布搭接处平整度超出规范允许偏差。
5 质量验收
（1）泡沫陶瓷板外墙保温工程安装的固定件位置、数量，固定件的拉拔、固定件和增强网的连接，要按相应设计和验收规范要求一一检查。
（2）粘结强度应符合设计要求。泡沫陶瓷板的粘结面积应不小于95%。
（3）泡沫陶瓷保温板安装允许偏差和检验方法如表2所示。
6 结语
总之，粉煤灰泡沫陶瓷保温材料具有防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命等等优势。更重要的是材料防火等级为A1级，克服有机材料怕明火，易老化的致命弱点，填补了建筑无机保温材料的国内空白。很好地满足了节能绿色施工的要求，符合环境保护的相关政策，有利于推进可再生能源与建筑结合配套技术规模化应用。但由于施工工艺的好坏直接影响保温节能效果，所以应加强泡沫陶瓷保温板的建筑施工质量控制。
参考文献：
[1] 张书源.粉煤灰泡沫陶瓷保温板及烧制工艺[P].中国专利：CN 102701783，2012-10-03.
泡沫陶瓷范文第4篇
关键词：多孔陶瓷；无机非金属过滤材料；发泡法；有机泡沫浸渍法
1 引言
当今社会，工业发展迅速，水污染越来越严重，多孔陶瓷在废水净化方面，有很好的效果。多孔陶瓷是一种含有较多孔洞的无机非金属材料，具有化学稳定性好、耐热性好的优点，在废水过滤方面得到广泛的应用[1]。
有机泡沫浸渍法是制备多孔陶瓷的有效工艺[2]，其工艺简单、操作方便、制造成本低，具有良好的发展前景[3]。有资料显示，以长石作为陶瓷结合剂，可以降低陶瓷的烧结温度[4]。因此，本文以粘土为基体，长石为主要添加剂，探讨不同发泡剂对陶瓷玻璃化制备的影响。
2 实验材料及方法
实验采用粘土、氟化钙、碳酸钠、质量分数为5%的氢氧化钠水溶液以及长石粉、PVC、聚苯乙烯、碳粉、淀粉、硼砂等为材料。其中，长石粉、氟化钙作为陶瓷结合剂，可以降低陶瓷烧制温度。碳酸钠作为陶瓷添加剂，可以促进陶瓷玻璃化结构形成。有资料显示PVC、聚苯乙烯、淀粉、碳粉具有很好的发泡效果[5]，受热挥发而形成多孔结构，因此，将其为发泡剂，并对发泡效果进行比较。硼砂用于降低熔点，并提高多孔材料的强度[6]。实验材料按照一定比例配置：长石3～10%，PVC（聚苯乙烯）4～20%，碳粉2～6%，碳酸钠2～6%，硼砂3%，其余为粘土。
将原材料按照以上配方称量，混合均匀，再加入20滴蒸馏水，配置成泥浆，将使用2%氢氧化钠洗净的模板浸入泥浆中，反复挤压，待泥浆充满模板后取出。同样的方法，每组做三个试样，分别加热到1100℃、999℃和750℃烧结。
实验流程为：按配方配料――将配料混合均匀――将粉料成型――烧结完成。
3 实验结果及讨论
3.1 玻璃化的产生
图1为使用聚苯乙烯作为发泡剂的多孔陶瓷图片，其主要原料是粘土、长石、聚苯乙烯和PVC。图2为使用碳酸钠作为发泡剂的多孔陶瓷图片，其主要原料为粘土、长石、碳酸钠、硼砂和PVC。由图片可知，图1孔洞较小，没有玻璃化产生；图2孔洞较大。有玻璃化产生。实验结果显示，图1陶瓷的熔点在950～1050℃之间，图2陶瓷的熔点在750～800℃之间。经比较得知，硼砂可以降低陶瓷熔点。
得到玻璃化结构的原因是：（1）碳酸钠本身是制备玻璃的原材料。当烧结温度超过碳酸钠的熔点，碳酸钠分解产生二氧化碳，而粘土本身含有二氧化硅，多种杂质混合形成低共融物，当温度升高，共融物融化，出现液相，形成硅酸盐和游离二氧化硅等透明烧结物。温度继续升高，则形成玻璃态的多孔陶瓷；（2）从热力学角度分析，玻璃态具有较高的内能，属于亚稳态结构，且玻璃和晶体的内能相差不大，析出动力小，能够在常温下保存。另外，碳酸根离子体积较大，不易调整结构，因此不易形成空间排布统一的晶体，而是形成亚稳态的玻璃体；（3）从微观角度分析，陶瓷内部含有离子键和共价键，可以形成sp电子杂化轨道，构成σ键和π键。它既有离子键的特点，又有共价键的特点，易于形成玻璃态。有资料显示，玻璃化结构之所以强度较高，是因为玻璃化结构中Si4+和O2-离子构成的四面体无序排列，形成了无周期反复的结构单元[7]。
图3是陶瓷熔点随长石粉百分含量变化曲线，由图可知，随着长石的百分含量增加，陶瓷的熔点下降。
图4是陶瓷相对强度随硼砂含量变化曲线，陶瓷的相对强度是指陶瓷实际强度相对于理论的强度。由图4可知，随着硼砂含量增加，陶瓷的强度也增大。
3.2 发泡剂效果的比较
由实验结果可知，聚苯乙烯的发泡效果优于聚氯乙烯，这是因为在受热过程中，聚苯乙烯热膨胀体积高于聚氯乙烯。聚苯乙烯的发泡效果也优于碳粉，使用Materials Studio 7.0对碳粉进行布局数分析。结果见图5、图6。图5是使用聚氯乙烯作为发泡剂的多孔陶瓷微观形貌图，图6是使用聚苯乙烯作为发泡剂的多孔陶瓷微观形貌图。比较两图可知，聚苯乙烯发泡效果更好。图7是使用碳粉作为发泡剂的实验样品微观形貌图。碳粉中含有少量离子键，这是阻碍碳原子受热膨胀的原因。
图8是在999℃烧结的样品微观形貌图，图9是在750℃烧结的样品微观形貌图。由实验可知，实验的两个试样，在999℃烧结的试样孔隙明显少于在750℃烧结的试样孔隙。这是由于温度过高，导致陶瓷融化，粘土溶液覆盖住孔隙，降低其孔隙率。
4 结论
（1）聚苯乙烯的发泡效果优于聚氯乙烯和碳粉，因为其受热膨胀体积大。
（2）碳酸钠不仅能够作为发泡剂，还能促进多孔陶瓷玻璃化的生成，提高强度。
（3）多孔陶瓷气孔率上升，陶瓷强度下降。
参考文献
[1] 陈士冰，王世峰，辛旭亮，等.多孔陶瓷过滤材料的研究进展[J].山
东轻工业学院学报，2009，23（2）：17～20.
[2] 朱新文，江东亮.有机泡沫浸渍工艺―一种经济实用的多孔陶
瓷制备工艺[J].硅酸盐通报，2000（3）：45～51.
[3] 刘珩，安黛宗，萧劲东.多孔陶瓷的制备和应用研究进展[J].江苏
陶瓷，2003，36（4）：9～12.
[4] 张锐. SiC多孔陶瓷的气孔率和强度[J]. 金刚石与磨料磨具工
程， 2005，（2）：38～40.
[5] 付春伟，刘立强，于平坤，等.造孔剂种类对粉煤灰多孔陶瓷性能
的影响研究[J].粉煤灰综合应用，2011，（2）：12～19.
[6] 李文虎.三元硼化物金属陶瓷的研究进展[J].粉末冶金工业，
2008，18（4）：36～39.
[7] 周玉.陶瓷材料学[M].北京：科学出版社，2004.
泡沫陶瓷范文第5篇
本胶适用于各种软质材料自粘和与硬质材料的互粘。如泡沫、海绵、皮革、PVC软材、KT板、塑料膜、软质纤维等与硬质材料：铁皮、铝板、有机板、玻璃、木材、石材、瓷砖等的互粘,适用于装饰及广告公司钢结构工程和办公用品黑板的使用。
2、热熔胶棒。
应用于塑料、金属、木材、纸类、玩具、电子、家具、皮革、工艺品、鞋材、涂布、陶瓷、灯罩、珍珠棉、食品包装、音箱等粘合，通过热熔胶枪，热熔胶机使用。热熔胶棒是以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主要材料，加入增粘剂与其它成分配合而成的固体型粘合剂。具有快速粘合、强度高、耐老化、无毒害、热稳定性好的特点。
3、泡沫塑料快干胶。
