多孔海泡石陶瓷的制备与性能

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。

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。