先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究现状.pdf

综述与述评 2009 2( 120) 现代技术陶瓷 (武汉理工大学材料 合新技术国家重点实验室, 武汉 430070) : 多孔陶瓷作为重要的陶瓷材料, 广泛应用于冶金、化工等众多领域, 其制备工艺的改进一 是研究重点。先驱体转化法是 20世纪末提出的制备多孔陶瓷新型工艺, 利用陶瓷先驱体高温裂解产生 气体的特性, 可将其作为粘结剂、骨料、发泡剂制备多孔陶瓷, 具有成型工艺简单, 烧成温度低等特点, 拥 有广泛的应用前景。本文主要从以上几个方面简要介绍先驱体转化法制备多孔陶瓷的工艺、结构和性 能的研究现状。 : 多孔陶瓷; 先驱体转化法; 粘结剂; 发泡剂; 骨料 多孔陶瓷( porosity ceram ics) 具有很好的化 题。 学稳定性、较低的热传导率等优良特性, 被广泛 应用于气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、 1 先驱体法制备多孔陶瓷 吸声减震、高级保温材料、传感器材料、生物植入 材料、特种墙体材料和传感器材料等多方面。多 先驱体转化法与多孔陶瓷的传统工艺相比, 孔陶瓷种类繁多, 根据其孔径大小一般可分为 3 具有以下特点: 可设计分子结构获得纯度较高的 类[ 1~ 3] : 微孔陶瓷( 20 m ) 、介孔陶瓷( 20 m 陶瓷; 控制试验工艺可达到开孔/闭孔可控、孔隙 500 m )、宏孔陶瓷( 500 m); 根据成 率可控, 获得较宽范围的孔径尺寸, 制备多种多 孔方法和孔隙结构又可将其分为多孔陶瓷、蜂窝 孔陶瓷; 成型工艺简单、烧成温度低等, 符合现代 陶瓷、泡沫陶瓷、波纹陶瓷、孔梯度陶瓷和多孔功 工业的需求。表 1列举了先驱体转化法制备多 能陶瓷等种类。 [ 1~ 7] 孔陶瓷与常用工艺的优缺点 。 目前常用的多孔陶瓷制备方法主要有以下 先驱体转化法制备多孔陶瓷的主要工艺工 [ 2~ 4] 几类 : ( 1)挤压成型工艺; ( 2)颗粒堆积成型 程为: 陶瓷先驱体的分子设计和合成, 固化成型 工艺; ( 3)发泡工艺; (4)添加造孔剂、易挥发物质 [ 8] 和裂解。其中包括两个显著特点 : ( 1)先驱体 工艺; ( 5)有机泡沫体浸渍工艺; ( 6)溶胶 - 凝胶 在裂解过程中有大量气体逸出, 在产物内部留下 [ 5] 工艺等。自从Y ajmi a 用聚碳硅烷制备出 SiC 纤 许多气孔; ( 2)先驱体在裂解过程中伴有失重和 维并产业化后, 人们逐渐认识先驱体转化法制备 密度增大两个变化, 从而导致较大的体积收缩, 陶瓷的巨大潜力。该技术涉及化学合成先驱体 可以利用以上显著特点制备多孔陶瓷, 陶瓷先驱 低聚物或聚合物、固化成型、热裂解转化为陶瓷 体制备多孔陶瓷主要有以下三个方面的作用: 先 等过程, 集合了分子的可设计性、良好的工艺性、 驱体作为粘结剂, 利用其的胶体性质粘接陶瓷粉 可低温陶瓷化和陶瓷材料的可加工性等众多优 体颗粒; 先驱体作为骨料, 利用其的成瓷特性, 可 [ 6] 点, 是对传统陶瓷工艺的革命性创新 。利用陶 裂解先驱体做骨料制备多孔陶瓷; 先驱体作为发 瓷先驱体在高温裂解时会产生气体这一特性制 泡剂, 利用其在裂解过程中会挥发大量气体的特 备多孔陶瓷, 开辟了多孔陶瓷制备的新空间。本 性制备高孔隙率陶瓷。表 2 列举了陶瓷先驱体 文将主要概述先驱体在多孔陶瓷中的应用研究 不同应用所得多孔陶瓷的性能。 进展, 并介绍了相关研究成果及尚待解决的问 : 郑 劲( 1985~ ), 女, 硕士. 主要从事多孔陶瓷方面的研究. 16