蛋白發(fā)泡工藝制備泡沫陶瓷及其性能研究.pdf

1、泡沫陶瓷因具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的耐高溫性能被廣泛用于熔融金屬過濾、催化劑載體、生物功能材料、吸聲隔音材料等領(lǐng)域。本文針對高溫環(huán)境中吸聲材料的應(yīng)用需求,設(shè)計和制備了Al2O3、ZrO2、Si3N4三種不同泡沫陶瓷,并研究了其隔熱性能和吸聲性能。
　　首先,采用蛋白質(zhì)發(fā)泡工藝制備了泡沫Al2O3陶瓷,確定了分散劑的加入量和蛋白質(zhì)燒除工藝。研究表明:當(dāng)分散劑的加入量在0.6ml/100gAl2O3時,漿料具有最低的粘度;蛋白質(zhì)燒除工

2、藝定為1℃/min升溫至600℃,并保溫1h最為合適。
　　之后,研究了添加CaO-SiO2-MgO-ZrO-TiO2-B2O3復(fù)合燒結(jié)助劑、不同燒結(jié)溫度以及混合蛋白質(zhì)發(fā)泡對泡沫Al2O3陶瓷性能的影響,測試了所制備的泡沫Al2O3陶瓷的孔隙率、密度和壓縮強度,實驗結(jié)果表明:添加CaO-SiO2-MgO-ZrO-TiO2-B2O3復(fù)合燒結(jié)助劑和提高燒結(jié)溫度至1700℃均可以改善泡沫Al2O3陶瓷的物理性能;蛋清蛋白與動物膠原蛋白1

3、:1混合制備出的泡沫Al2O3陶瓷性能最好。
　　論文還研究了不同種類泡沫陶瓷的制備工藝和物理性質(zhì),主要對比了Al2O3、ZrO2、Si3N4三種不同泡沫陶瓷的孔隙率、密度和壓縮強度。結(jié)果表明:泡沫Si3N4陶瓷在孔隙率、密度和壓縮強度方面都更優(yōu)于泡沫Al2O3陶瓷和泡沫ZrO2陶瓷,無論在宏觀上還是微觀上都表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能。
　　最后,研究了不同種類泡沫陶瓷的應(yīng)用性能,測試了泡沫Al2O3、ZrO2、Si3N4陶瓷的隔

4、熱性能和吸聲性能。結(jié)果表明:三種泡沫陶瓷均具有良好的隔熱性能,熱導(dǎo)率隨著泡沫陶瓷孔隙率的減少而增大。其中,泡沫Si3N4陶瓷的熱導(dǎo)率低于泡沫Al2O3陶瓷和泡沫ZrO2陶瓷,在20vol﹪固相含量時,泡沫Si3N4陶瓷樣品的熱導(dǎo)率為0.13W/(m·k),是一種良好的隔熱材料。泡沫陶瓷的吸聲系數(shù)隨著聲波頻率增加波動較小,孔隙率越高的泡沫陶瓷吸聲性能越好,三種泡沫陶瓷之中,泡沫Si3N4陶瓷的吸聲系數(shù)在各個頻段上都高于泡沫Al2O3陶瓷和