使用石墨烯纳米颗粒稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法与流程

1.本发明涉及泡沫陶瓷生产技术领域，尤其涉及一种高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法。

背景技术：

2.氧化铝泡沫陶瓷由于其具有低密度、高硬度、高强度、高温稳定性及耐腐蚀的特点，备受金属熔体铸造行业的青睐，被广泛应用在铝及铝合金熔体的过滤，使用温度约为700

?

800℃。氧化铝泡沫陶瓷过滤获得的铝熔体合格率高，鲜有其他杂质，在一定程度上有效地提高了铸件的性能。

3.目前氧化铝泡沫陶瓷的制备方法多采用有机前驱体浸渍法，即利用聚氨酯海绵作为前驱体模板，在预处理好的浆料中进行反复浸渍、辊压使浆料均匀附着在海绵的网丝上，经过窑炉烧成，将有机物烧除，形成与前驱体相应的形貌，具有高通孔率的泡沫陶瓷材料。而在这一工艺中，浆料的制备是至关重要的环节，也是研究重点。现有技术中，在制备氧化铝泡沫陶瓷浆料时引入了磷酸二氢铝作为陶瓷的固化剂，磷酸二氢铝可以有效地增强陶瓷的强度，能够使氧化铝陶瓷烧成温度低至1300℃，陶瓷本身仍可以存在有较高的机械强度，可以符合铸造的工况需求。例如，中国发明专利cn107353039b中公开的一种氧化铝泡沫陶瓷喷浆生产工艺中，以磷酸二氢铝或硅溶胶作为固化剂。由于磷酸二氢铝获取简单，工艺成本低廉，对比其他制备方法效益十分可观。因此，以磷酸二氢铝作为陶瓷的固化剂受到业内的普遍认可，并得到了广泛应用。但是磷酸二氢铝存在一个致命的缺点，在于磷酸二氢铝的引入会使陶瓷浆料的ph值处在5以下，属于酸性，具有腐蚀生产设备及场地的风险。而且生产废水的处理与排放也是一大问题，会影响周围环境。再者市面上适用于酸性条件下的添加剂较少，浆料的性能很难通过添加剂调节，导致浆性不稳定，在生产时，容易造成前驱体涂覆不均匀，堵塞空洞等缺陷。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高强度氧化铝泡沫陶瓷，可以有效实现低温烧成，使陶瓷获得高强度、高通孔率性能的同时，具备生产工艺简易低廉、环保无害的特点。

5.为达到上述技术效果，本发明提供了一种高强度氧化铝泡沫陶瓷，其由前驱体浸渍浆料均匀浸渍涂覆到海绵体上，经过干燥烧成获得，其中，所述前驱体浸渍浆料包括以重量份计的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高岭土10

?

25份、菱镁矿6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

6.优选地，所述水玻璃的模数为2.5~3.5；所述pva溶液浓度为5

?

15%，所述pva的醇解度为95

?

99%，所述pva的聚合度为5000

?

7000；

所述前驱体浸渍浆料的ph≥7。

7.优选地，所述α

?

al2o3粉的粒径为0.5

?

2.0μm，所述高岭土粒径为60

?

65μm，所述菱镁矿粒径为0.5

?

2.0μm，所述硅微粉粒径0.2

?

0.4μm。

8.优选地，所述高强度氧化铝泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。

9.本发明还提供了一种上述高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：s1：将原料按配比混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料；s2：海绵体浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层；s4：待所述第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂所述前驱体浸渍浆料，形成第三浆层；s5：待所述第三浆层干燥后，将所述海绵体送至窑炉烧成，得到高强度氧化铝泡沫陶瓷成品。

10.优选地，步骤s1中，所述前驱体浸渍浆料的粘度为4200

?

4800mpa

·

s；所述前驱体浸渍浆料的ph≥7。

11.优选地，所述海绵体的形状为圆柱形，所述海绵体的直径为30~100mm，所述海绵体的厚度为10~30mm，所述海绵体的孔隙密度为15~35ppi。

12.优选地，所述第一浆层的上浆量为10~20wt%；所述第二浆层的上浆量为70~80 wt %；所述第三浆层的上浆量为5~15 wt %。

13.优选地，步骤s5中，所述第三浆层干燥后的含水量低于3wt%，所述海绵体的烧成温度为1250

?

1350℃。

14.优选地，所述高强度氧化铝泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。

15.实施本发明，具有如下有益效果：1、本发明提供的高强度氧化铝泡沫陶瓷，其由前驱体浸渍浆料均匀浸渍涂覆到海绵体上，经过干燥烧成获得。采用水玻璃与有机pva溶液作为复合固化剂，其中pva溶液能够有效地使无机物浆料更好的附着在有机海绵体上，从而提高上浆量和上浆均匀度，最终得到具有高通孔率的氧化铝泡沫陶瓷。

16.2、本发明提供的高强度氧化铝泡沫陶瓷，在原料配方上，α

?

al2o3粉、高岭土、菱镁矿、硅微粉通过特定比例混合，一方面通过高岭土、菱镁矿、硅微粉的协同作用降低al2o3的烧结温度，同时与水玻璃共同作用，实现了在1250

?

1350℃左右烧成后具有较高强度的氧化铝泡沫陶瓷。另一方面通过在配方中引入菱镁矿，进一步增强材料的抗热震性，最终得到的氧化铝泡沫陶瓷在具有高通孔率的同时也具有较高的机械强度。

17.3、本发明提供的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，采用水玻璃与pva溶液作为复合固化剂，其中pva溶液能够在常温环境下对浆料中的陶瓷颗粒进行粘接，并且在浆料中构建一个胶体环境，有利于颗粒的悬浮，改善浆料的悬浮性。水玻璃作为一种高温固化剂，可以有效使氧化铝泡沫陶瓷在1250

?

1350℃左右烧成后具有较高的强度，实现了节约燃料成本与获得优异性能的统一。更为重要的是，水玻璃在浆料中营造的是一个碱性或弱碱性

环境，中碱性的浆料环境能够有效降低浆料对设备的腐蚀，生产废水更易于处理。另外扩大了添加剂的选择范围，浆料性能可操作性、可调控性更高。

18.3、本发明提供的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，在浆料上浆阶段采用三次上浆，分别形成第一浆层、第二浆层和第三浆层，三次上浆的上浆量和上浆目的均不相同。第一次上浆的目的在于改善海绵体的疏水表面，形成有利于浆料附着的过渡层；第二次上浆的目的在于在过渡层的基础上大量上浆，以形成后续的氧化铝泡沫陶瓷主体；第三次上浆的目的在于对产品表面进行修饰，使其线条更加圆润粗壮。通过以上制备工艺的整体配合制备得到高强度、高通孔率的氧化铝泡沫陶瓷。

具体实施方式

19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

20.以磷酸二氢铝作为陶瓷的固化剂受到业内的普遍认可，并得到了广泛应用。但是磷酸二氢铝存在一个致命的缺点，在于磷酸二氢铝的引入会使陶瓷浆料的ph值处在5以下，属于酸性，具有腐蚀生产设备及场地的风险。而且生产废水的处理与排放也是一大问题，会影响周围环境。再者市面上适用于酸性条件下的添加剂较少，浆料的性能很难通过添加剂调节，导致浆性不稳定，在生产时，容易造成前驱体涂覆不均匀，堵塞空洞等缺陷。

21.为解决上述问题，本发明提供了一种高强度氧化铝泡沫陶瓷，其由前驱体浸渍浆料均匀浸渍涂覆到海绵体上，经过干燥烧成获得，其中，所述前驱体浸渍浆料包括以重量份计的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高岭土10

?

25份、菱镁矿6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

22.本发明以al、si、mg作为氧化铝陶瓷的主体，采用α

?

al2o3粉、高岭土、菱镁矿、硅微粉等作为主要原料。因为α

?

al2o3粉、菱镁矿、硅微粉等都属于瘠性原料，本身不具备有塑性及悬浮性能、难以制浆，故需要添加固化剂等外加剂辅助成浆。现有技术中，常常以磷酸二氢铝作为陶瓷的固化剂，但是在使用的过程中出现了上述所描述的诸多问题。本发明提供的高强度氧化铝泡沫陶瓷采用水玻璃与有机pva溶液作为复合固化剂，具有较高的机械强度，同时具有高通孔率。所述高强度氧化铝泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。生产获得的泡沫陶瓷材料十分符合铸造行业的需求，故具有广阔的市场前景。

23.具体地，所述复合固化剂中，水玻璃是指硅酸钠的水溶液，其中硅酸钠俗称泡花碱，是一种无机物，化学式为na2o

·

nsio2，是一种可溶性的无机硅酸盐。优选地，所述水玻璃的重量份为3.5

?

4.5份。示范性的水玻璃重量份为3.6份、3.8份、4份、4.3份，本发明不做限定。

24.硅酸钠中的模数为化学式中的n，n=sio2/na2o（摩尔比），模数显示了硅酸钠的组成，是硅酸钠的重要参数，影响着硅酸钠的物理和化学性质。硅酸钠模数越大，si含量越多，硅酸钠粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。选择合数的模数有利于提高粘结力，并且增强氧化铝泡沫陶瓷的物料强度。硅酸钠的模数过大会导致难以形成水溶液，硅酸钠的模数过小会降低粘结强度。优选地，所述水玻璃的模数为2.5~3.5，更佳地，所述水玻璃的模数为

3。值得一提的是，废水处理是陶瓷行业的一大难题，废水排放必须符合gb25464

?

2010国家标准。国标中废水ph值是一项重要的性能指标，本发明的采用的水玻璃模数为2.5~3.5，溶液呈弱碱偏中性，其产生的弱碱偏中性废水相较于利用磷酸二氢铝制浆产生的酸性废水而言，更容易处理以满足国标排放要求。本发明所述前驱体浸渍浆料的ph≥7。生产产生的弱碱偏中性废水只需要通入一定量的co2，便可成功将其ph值调节至6

?

9之间，符合国标排放标准，大大降低了废水处理成本和效率。

25.另外，需要说明的是，水玻璃是一种碱性激发剂，水解后产生硅酸胶体和氢氧化钠，能够在浆料中营造的是一个碱性或弱碱性环境。现有技术中，加入磷酸二氢铝后浆料为酸性环境，市面上适用于酸性条件下的添加剂较少，导致浆料的性能很难通过添加功能性助剂而加以改善。本发明的浆料为碱性环境，更有利于扩大添加剂的选择范围，提高浆料性能的可操作性和可调控性。除此之外，浆料的碱性环境能够有效降低浆料对设备的腐蚀，而且又有利于生产废水的处理和达标。

26.而且，水玻璃是一种高温固化剂，氧化铝陶瓷的烧结温度一般在1600℃左右，如将氧化铝泡沫陶瓷置于1600℃温度下烧成将出现性能过剩的情况，因为氧化铝泡沫陶瓷的应用工况一般在700

?

800℃，完全烧结后的氧化铝其强度较高，远远超过工况要求，其次烧成能耗也极高。目前常用的做法是将氧化铝泡沫陶瓷的烧成温度控制在1250

?

1350℃，降低陶瓷的烧成温度，可以节能降耗。但是氧化铝陶瓷在常规条件下在1250

?

1350℃是无法烧结的，其机械强度极低，根本无法满足要求。本发明通过引入水玻璃这一高温固化剂，则可解决上述问题，水玻璃在1300℃左右存在极好的粘黏性，可以有效地将陶瓷颗粒连接起来，增强其机械强度，实现了节约燃料成本与获得优异性能的统一。

27.最后，水玻璃亦是一种良好的分散剂，可以有效调节浆料的分散性，在浆料中构建一个胶体环境，有利于颗粒的悬浮，改善浆料的悬浮性。

28.除上述水玻璃之外，所述复合固化剂中还包括pva溶液，pva溶液是指聚乙烯醇的水溶液，优选地，所述pva溶液的浓度为5

?

15%。更佳地，pva溶液的浓度为10%。所述聚乙烯醇是一种有机化合物，化学式为[c2h4o]

n

，外观是白色片状、絮状或粉末状固体，无味，可溶于水。所述pva溶液在原料中的重量份为6

?

10份。优选地，所述水玻璃的重量份为7

?

9份。示范性的水玻璃重量份为8份、8.5份、9份、9.5份，本发明不做限定。

[0029]

聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。优选地，所述pva的聚合度为5000

?

7000。更佳地，所述pva的聚合度为6000，有利于提高浆料成膜后的膜强度和粘接强度。醇解度是衡量 pva 分子中亲水性羟基和疏水性乙酰基多寡的一个重要指标。随着醇解度降低，pva的乳化分散能力、对疏水性材料粘接性能、水溶解性能和黏度稳定性等均有所提高，但膜强度、耐水性则相应降低，并且易于起泡和结团。优选地，所述pva的醇解度为95

?

99%。更佳地，所述pva的醇解度为98%。醇解度98%属于完全醇解的醇解度，有利于增强成膜强度。

[0030]

另外，pva溶液属于有机固化剂，其能够在常温环境下对浆料中的陶瓷颗粒进行粘接，并且在浆料中构建一个胶体环境，有利于颗粒的悬浮，改善浆料的悬浮性。并且利用相似相溶原理，有效地使无机物浆料更好的附着在有机海绵体上。

[0031]

与现有技术相比，本发明采用水玻璃和pva溶液作为复合固化剂，方可有效制成浆

料与前驱体结合度高的坯体以及获得低温烧成的氧化铝泡沫陶瓷。与单独的水玻璃相比，本发明所述复合固化剂中的pva常温条件下粘接性更好，其次根据相似相溶原理，可以更有效的使无机浆料在pva的作用下更好的附着到有机海绵前驱体上，而不是像水玻璃只具有粘结的作用。单独采用水玻璃作为粘接剂，无法解决本发明成型阶段浆料在前驱体上浸渍涂覆完整的技术问题。而与单独使用pva溶液相比，本发明所述具有的优点主要在于，pva作为一类有机固化剂，在1300℃前已经燃烧完毕，而此温度下的氧化铝坯体还远远未达到烧结，会导致坯体强度大大降低，甚至会导致陶瓷坯体颗粒与颗粒之间失去粘连而坍塌，而本发明引入了水玻璃作为高温粘接剂，可以有效保证氧化铝坯体在1300℃下借由粘合剂的粘连效果而获得具有高强度的氧化铝泡沫陶瓷。单独采用pva溶液为固化剂，无法解决本发明中低温烧成获得氧化铝泡沫陶瓷的问题。

[0032]

上述水玻璃和pva溶液作为复合固化剂，将原料中的无机物粘结起来。具体地，本发明提供的一种高强度氧化铝泡沫陶瓷的原料中还包括以下无机物：原料中包含α

?

al2o3粉，α

??

al2o3，俗称刚玉，是所有氧化铝中最稳定的物相，是氧化铝泡沫陶瓷的主要原料，氧化铝陶瓷的烧结温度主要由其化学组成中的含量来决定，含量越高，瓷料的烧结温度越高。为了实现低温烧成氧化铝泡沫陶瓷，应适当减少氧化铝含量，但是氧化铝含量过低会影响成品强度。优选地，所述α

?

al2o3粉的重量份为60

?

75份。更佳地，所述α

?

al2o3粉的重量份为64

?

71份，示例性的α

?

al2o3粉的重量份为65份、68份、70份，但不限于此。优选地，所述α

?

al2o3粉的粒径为0.5

?

2.0μm，更佳地，所述α

?

al2o3粉的粒径为0.5

?

1μm。

[0033]

原料中包含高岭土，高岭土的主要成分为二氧化硅和氧化铝。其中，二氧化硅属于液相的烧结助剂。由于液相的生成温度低，因而大大地降低了氧化铝陶瓷的烧结温度。以实现在较低的烧结温度条件下制得高强度的氧化铝泡沫陶瓷。优选地，所述高岭土粉的重量份为10

?

25份。更佳地，所述高岭土粉的重量份为12.2

?

23份，示例性的高岭土粉的重量份为13份、16份、19份、22份，但不限于此。优选地，所述高岭土粉的粒径为60

?

65μm。

[0034]

原料中包含菱镁矿，菱镁矿晶体属三方晶系的碳酸盐矿物，通常呈晶粒状或隐晶质致密块状，后者又称为瓷状菱镁矿，白或灰白色，含铁的呈黄至褐色，玻璃光泽，菱镁矿的组成主要有mgco3。mg元素的引入，一方面可以降低烧结温度，mgo的加入可以与其它成分生成液相，则在烧结过程中细小的晶体在液相中溶解度增大，小晶体慢慢长大，这样有利于在烧结初期基体内气孔的排出，mgo通过固溶体的牵制作用减少晶界的移动，减小复合材料通孔

?

晶界分离的倾向，从而有效抑制al2o3晶粒的异常长大，进而有利于降低烧结温度。另一方面，镁元素可以在配方中与铝，硅形成堇青石，有利于增强材料的抗热震性，从而形成高强度的氧化铝泡沫陶瓷。优选地，所述菱镁矿粉的重量份为6

?

14份。更佳地，所述菱镁矿粉的重量份为8.4

?

10份，示例性的菱镁矿粉的重量份为8.5份、9份、9.5份，但不限于此。优选地，所述菱镁矿粉的粒径为0.5

?

2.0μm。更佳地，所述菱镁矿粉的粒径为0.5

?

1.0μm。

[0035]

原料中包含硅微粉，所述硅微粉是指石英粉，是用纯石英（天然石英或熔融石英）经破碎、拣选、清洗、酸处理、高温熔化、中碎、细磨、分级、除铁等多道工序加工而成的符合使用要求的粉体。二氧化硅的加入一方面能够降低烧结温度，另一方面能够与镁、铝协同形成堇青石，有利于增强材料的抗热震性，从而形成高强度的氧化铝泡沫陶瓷。优选地，所述硅微粉的重量份为1

?

13份。更佳地，所述硅微粉的重量份为2.5

?

9.5份，示例性的硅微粉的

重量份为3份、6份、9份，但不限于此。优选地，所述硅微粉的粒径为0.2

?

0.4μm。更佳地，所述硅微粉的粒径为0.2

?

0.3μm。

[0036]

综上所述，本发明通过水玻璃与pva溶液的复合固化剂将无机粉末混合粘结，其中pva溶液能够在常温环境下对浆料中的陶瓷颗粒进行粘接，并且在浆料中构建一个胶体环境，有利于颗粒的悬浮，改善浆料的悬浮性。并且利用相似相溶原理，有效地使无机物浆料更好的附着在有机海绵体上。水玻璃作为一种高温固化剂，可以有效使氧化铝泡沫陶瓷在1250

?

1350℃左右烧成后具有较高的强度，实现了节约燃料成本与获得优异性能的统一。并且水玻璃在浆料中营造的是一个碱性或弱碱性环境，扩大添加剂的选择范围，浆料性能可操作性、可调控性更高。另外浆料碱性环境能够有效降低浆料对设备的腐蚀，生产废水更易于处理。

[0037]

除此之外，在原料配方上，α

?

al2o3粉、高岭土、菱镁矿、硅微粉通过特定比例混合，一方面通过高岭土、菱镁矿、硅微粉的协同作用降低al2o3的烧结温度，同时与固化剂水玻璃共同作用，实现了在1250

?

1350℃左右烧成后具有较高强度的氧化铝泡沫陶瓷。另一方面通过在配方中引入菱镁矿，进一步增强材料的抗热震性，最终得到的高强度氧化铝泡沫陶瓷在具有高通孔率的同时也具有较高的机械强度。优选地，所述高强度氧化铝泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。生产获得的泡沫陶瓷材料十分符合铸造行业的需求，故具有广阔的市场前景。

[0038]

相应地，本发明还提供了一种上述高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：s1：将原料按配比混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料；s2：海绵体浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层；s4：待所述第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂所述前驱体浸渍浆料，形成第三浆层；本发明提供的制备方法环保低耗，工艺简单，相比与现有技术中的磷酸盐高温固化剂，本发明提出以硅酸盐高温固化剂对其进行替代，并复合有机固化剂加强粘结的性能和改善浆料的成膜强度，同时碱性浆料有利于废水处理和设备保养维护。并且在浆料上浆阶段采用三次上浆，分别形成第一浆层、第二浆层和第三浆层，三次上浆的上浆量和上浆目的均不相同。第一次上浆的目的在于改善海绵体的疏水表面，形成有利于浆料附着的过渡层；第二次上浆的目的在于在过渡层的基础上大量上浆，以形成后续的氧化铝泡沫陶瓷主体；第三次上浆的目的在于对产品表面进行修饰，使其线条更加圆润粗壮。通过以上制备工艺的整体配合制备得到高强度、高通孔率的高强度氧化铝泡沫陶瓷。

[0039]

具体地，所述步骤s1中，所述前驱体浸渍浆料以下述重量份的原料制成：α

?

al2o3粉60

?

75份、高岭土10

?

25份、菱镁矿6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

[0040]

需要说明的是，所述浆料的原料的设计原则同上所述，在此不再赘述。

[0041]

本发明s1步骤中利用球磨机对混合原料进行研磨，形成具有一定流变性能的浆料，优选地，所述前驱体浸渍浆料的粘度为4200

?

4800mpa

·

s。所述前驱体浸渍浆料的粘度由最终产品厚度、网孔情况、产品性能等要求相关联。

[0042]

所述步骤s2中，采用海绵体为模板制造氧化铝泡沫陶瓷，优选地，所述海绵体为聚氨酯海绵。聚氨酯海绵的热解温度较低，一般在230~ 440 ℃ 之间，聚氨酯海绵发生剧烈分解，并产生大比例失重，在600~800 ℃之间，聚氨酯中的发泡添加物发生分解，最终残留率占比较低。因此，利用聚氨酯海绵体作为模板制备氧化铝泡沫陶瓷有利于降低烧成温度和降低模板残留物。在上浆前需要对聚氨酯海绵体进行切片及冲压，优选地，所述海绵体的形状为圆柱形，所述海绵体的直径为30~100mm，所述海绵体的厚度为10~30mm。所述聚氨酯海绵的孔隙密度将影响氧化铝泡沫陶瓷的形貌海绵体的通孔率和上浆量，优选地，所述聚氨酯海绵的通孔率为15~35ppi。更佳地，所述聚氨酯海绵的通孔率为20~30ppi。

[0043]

所述步骤s2、s3、s4中，对聚氨酯海绵进行上浆，制备泡沫陶瓷最关键的是在有机泡沫不堵孔的前提下，涂覆在有机泡沫体上的浆料越多越好，这对陶瓷的强度起着很大的作用。既要排除多余的浆料，又要保证装料在网络孔壁上分布均勾，防止堵孔。本发明在上浆阶段采用三次上浆，分别形成第一浆层、第二浆层和第三浆层，三次上浆的上浆量和上浆目的均不相同。第一次上浆的目的在于改善海绵体的疏水表面，形成有利于浆料附着的过渡层，有利于提高上浆量；第二次上浆的目的在于在过渡层的基础上大量上浆，以形成后续的高强度氧化铝泡沫陶瓷主体；第三次上浆的目的在于对产品表面进行修饰，使其线条更加圆润粗壮，同时能够使浆料在网络孔壁上更加均匀地分布。优选地，所述第一浆层的上浆量为10%~20wt%；所述第二浆层的上浆量为70%~80wt %；所述第三浆层的上浆量为5%~15wt %。更佳地，所述第一浆层的上浆量为15wt%；所述第二浆层的上浆量为75wt %；所述第三浆层的上浆量为10wt %。

[0044]

所述步骤s5中，待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。优选地，干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1250

?

1350℃。最后对得到的高强度氧化铝泡沫陶瓷进行性能测试，优选地，制得的高强度氧化铝泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。

[0045]

为了更好的理解发明方案，本说明书提供以下实施例加以说明：实施例1高强度氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：高强度氧化铝泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：α

?

al2o3粉64.5份、高岭土23份、菱镁矿9.7份、硅微粉2.8份，水玻璃3.5份、pva溶液10份。

[0046]

其中，所述水玻璃的模数为3；所述pva溶液浓度为10%，所述pva的醇解度为98%，所述pva的聚合度为6000；所述α

?

al2o3粉的粒径为1.0μm，所述高岭土粒径为65μm，所述菱镁矿粒径为1.0μm，所述硅微粉粒径0.3μm。

[0047]

制备方法如下：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料，所述前驱体浸渍浆料粘度为4500mpa

·

s；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；选取规格为直径为46mm，厚度为22mm，30ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板，所述第一浆层的上浆量为15%。

[0048]

s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层，所述

第二浆层的上浆量为75%；s4：待第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂前驱体浸渍浆料，形成第三浆层，所述第三浆层的上浆量为10%。

[0049]

s5：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1250℃。

[0050]

实施例2高强度氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：高强度氧化铝泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：72份、高岭土20份、菱镁矿10份、硅微粉6份，水玻璃4份、pva溶液8份。

[0051]

其中，所述水玻璃的模数为3.5；所述pva溶液浓度为15%，所述pva的醇解度为99%，所述pva的聚合度为7000；所述α

?

al2o3粉的粒径为2.0μm，所述高岭土粒径为60μm，所述菱镁矿粒径为2.0μm，所述硅微粉粒径0.4μm。

[0052]

制备方法如下：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料，所述前驱体浸渍浆料粘度为4200 mpa

·

s；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；选取规格为直径为70mm，厚度为15mm，25ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板，所述第一浆层的上浆量为10%。

[0053]

s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层，所述第二浆层的上浆量为80%；s4：待第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂前驱体浸渍浆料，形成第三浆层，所述第三浆层的上浆量为10%。

[0054]

s5：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1350℃。

[0055]

实施例3高强度氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：高强度氧化铝泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：称取α

?

al2o3粉75份、高岭土13份、菱镁矿9份、硅微粉10份，水玻璃4.5份、pva溶液6份。

[0056]

其中，所述水玻璃的模数为2.5；所述pva溶液浓度为5%，所述pva的醇解度为95%，所述pva的聚合度为5000；所述α

?

al2o3粉的粒径为0.5μm，所述高岭土粒径为60μm，所述菱镁矿粒径为0.5μm，所述硅微粉粒径0.2μm。

[0057]

制备方法如下：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料，所述前驱体浸渍浆料粘度为4200 mpa

·

s；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；选取规格为直径为90mm，厚度为15mm，20ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板，所述第一浆层的上浆量为20%。

[0058]

s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层，所述第二浆层的上浆量为75%；s4：待第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂前驱体浸渍浆料，形成第三浆层，所述第三浆层的上浆量为5%。

[0059]

s5：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1300℃。

[0060]

实施例4高强度氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：高强度氧化铝泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：称取α

?

al2o3粉75份、高岭土13份、菱镁矿9份、硅微粉10份，水玻璃4.5份、pva溶液6份。

[0061]

其中，所述水玻璃的模数为3；所述pva溶液浓度为15%，所述pva的醇解度为97%，所述pva的聚合度为6000；所述α

?

al2o3粉的粒径为1.0μm，所述高岭土粒径为60μm，所述菱镁矿粒径为1.0μm，所述硅微粉粒径0.2μm。

[0062]

制备方法如下：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料，所述前驱体浸渍浆料粘度为4800 mpa

·

s；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；选取规格为直径为90mm，厚度为15mm，20ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板，所述第一浆层的上浆量为14%。

[0063]

s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层，所述第二浆层的上浆量为78%；s4：待第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂前驱体浸渍浆料，形成第三浆层，所述第三浆层的上浆量为8%。

[0064]

s5：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1300℃。

[0065]

对比例1氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：与实施例4不同之处在于，所述水玻璃的模数为4，其余均相同。

[0066]

对比例2氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：与实施例4不同之处在于，所述pva溶液浓度为10%，所述pva的醇解度为88%，所述pva的聚合度为1700；其余均相同。

[0067]

对比例3氧化铝泡沫陶瓷原料组成与实施例4均相同，制备方法与实施例4不同之处在于，采用如下制备方法：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压上浆；选取规格为直径为90mm，厚度为15mm，20ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板。

[0068]

s3：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1300℃。

[0069]

对比例4氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法：氧化铝泡沫陶瓷原料组成与实施例4均相同，制备方法与实施例4不同之处在于，采用如下制备方法：s1：将原料按上述重量份混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料；s2：海绵体浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；选取规格为直径为90mm，厚度为15mm，20ppi的聚氨酯海绵块作为上浆模板，所述第一浆层的上浆量为50%。

[0070]

s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层，所述第二浆层的上浆量为50%；s4：待干燥后送至窑炉烧成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述烧成温度为1300℃。

[0071]

对实施例1~4和对比例1~4所得的氧化铝泡沫陶瓷进行性能测试，得到表1中的分析结果。由表1可知，本发明所得的高强度氧化铝泡沫陶瓷具有高通孔率的同时具有高机械强度。

[0072]

表1为对实施例1~4和对比例1~4所得的氧化铝泡沫陶瓷的性能测试结果以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。技术特征：

1.一种高强度氧化铝泡沫陶瓷，其特征在于，其由前驱体浸渍浆料均匀浸渍涂覆到海绵体上，经过干燥烧成获得，其中，所述前驱体浸渍浆料包括以重量份计的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高岭土10

?

25份、菱镁矿6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。2.如权利要求1所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.5~3.5；所述pva溶液浓度为5

?

15%，所述pva的醇解度为95

?

99%，所述pva的聚合度为5000

?

7000；所述前驱体浸渍浆料的ph≥7。3.如权利要求1所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷，其特征在于，所述α

?

al2o3粉的粒径为0.5

?

2.0μm，所述高岭土粒径为60

?

65μm，所述菱镁矿粒径为0.5

?

2.0μm，所述硅微粉粒径0.2

?

0.4μm。4.如权利要求1所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷，其特征在于，所述高强度氧化铝泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。5.一种如权利要求1~4任一项所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将原料按配比混合后球磨，得到前驱体浸渍浆料；s2：海绵体浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第一浆层；s3：将s2所得海绵体再次浸渍在所述前驱体浸渍浆料中，辊压后形成第二浆层；s4：待所述第一浆层和第二浆层干燥后，在海绵体表面喷涂所述前驱体浸渍浆料，形成第三浆层；s5：待所述第三浆层干燥后，将所述海绵体送至窑炉烧成，得到高强度氧化铝泡沫陶瓷成品。6.如权利要求5所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述前驱体浸渍浆料的粘度为4200

?

4800mpa

·

s；所述前驱体浸渍浆料的ph≥7。7.如权利要求5所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述海绵体的形状为圆柱形，所述海绵体的直径为30~100mm，所述海绵体的厚度为10~30mm，所述海绵体的孔隙密度为15~35ppi。8.如权利要求5所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第一浆层的上浆量为10~20wt%；所述第二浆层的上浆量为70~80wt %；所述第三浆层的上浆量为5~15wt %。9.如权利要求5所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述第三浆层干燥后的含水量低于3wt%，所述海绵体的烧成温度为1250

?

1350℃。10.如权利要求5所述的高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高强度氧化铝泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常温抗压强度＞3.0mpa，800℃一次空气热震后残余抗压强度＞2.1mpa。

技术总结

本发明公开了一种高强度氧化铝泡沫陶瓷及其制备方法，其由前驱体浸渍浆料均匀浸渍涂覆到海绵体上，经过干燥烧成获得，其中，所述前驱体浸渍浆料包括以重量份计的下述原料：α

技术研发人员：陈家才 张家平 范羽宣 余晖能 林珊 冯斌

受保护的技术使用者：佛山市陶瓷研究所集团股份有限公司

技术研发日：2021.09.01

技术公布日：2021/9/28 本发明涉及燃料技术领域，特别涉及一种水煤浆，以及该水煤浆的制备方法。

背景技术：

在国内，目前建筑陶瓷行业主要采用煤制气的方法生产水煤气作为窑炉的燃料，在煤制气的过程中产生芳氢类、酚类、氰类等有机物，这些有机物伴随着水煤气送往窑炉，在输送过程中，水煤气逐渐冷却，水煤气伴生的芳氢类、酚类、氰类等有机物和水蒸气冷凝形成煤焦油和酚水。煤焦油用途较为广泛，而酚水却是需要经无害化处理的废弃物。酚水的常规处理方法是通过二次回用可以起到浓缩的效果，但仍然需专门配置焚烧炉处理，每千克酚水约需近450千卡热值才能烧掉，焚烧炉耗用燃料大，造成生产成本增加。

技术实现要素：

本技术方案提供了一种水煤浆的制备方法，其能够将制作水煤气伴生的煤焦油和酚水经过分离后，按一定比例重新分步添加应用于水煤浆的生产过程中，从而降低单独对酚水环保处理的成本。

水煤浆制备方法，包括以下步骤：

1)以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨5～7小时；

2)向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂b，继续研磨直至浆料混合均匀。

其中，步骤1)所述酚水的质量占水煤浆总质量的44～49％；所述煤粉(按干重计算，实际生产中需将其含水量计入酚水的占比之中)的质量占水煤浆总质量的42～52％；优选地，所述煤粉的含水率为8～18％；所述阴离子解胶剂a的质量占水煤浆总质量的0.2～0.5％；优选地，所述阴离子解胶剂a选自萘磺酸盐、璜化腐殖酸、磺化木质素、石油磺酸盐和羧酸盐中的一种或多种混合。

进一步，步骤2)所述煤焦油的质量占水煤浆总质量的3～8％；所述复合解胶剂b的质量占水煤浆总质量的0.5～0.8％；优选地，所述复合解胶剂b选自萘磺酸盐、璜化腐殖酸、磺化木质素、石油磺酸盐、羧酸盐和碳酸钠中的至少二种复配而成。

上述制备方法制得的水煤浆，其原料包括酚水44～49％、煤粉42～52％、煤焦油3～8％、阴离子解胶剂a0.2～0.5％、复合解胶剂b0.5～0.8％。

本技术方案通过将酚水和煤焦油分开使用，先利用酚水球磨煤粉，因为酚水中有机物量比较小，因此采用酚水球磨对水煤浆的球磨速度影响不大；当浆料满足研磨时间后，再在球磨机中加入煤焦油，通过复合解胶剂b快速、均匀的把煤焦油分散在水煤浆中。以分步添加酚水、煤焦油的方法，避免直接将酚水和煤焦油一起加入球磨中导致煤焦油将煤粉和球石粘在一起；同时也解决了单独处理酚水会耗费热能的问题，可以充分利用煤焦油具有高热值的特点(8000大卡/千克)，让热风炉燃烧水煤浆时直接将酚水无害化。

具体实施方式

实施例1，制备含有酚水和煤焦油的水煤浆。制备所述水煤浆的原料包括：酚水44％、煤粉51.7％、煤焦油3％、阴离子解胶剂a0.5％、复合解胶剂b0.8％。根据所述原料比例，以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨7小时；然后向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂b，再研磨5分钟，即可获得以酚水和煤焦油为原料的水煤浆，水煤浆的细度为5.0(以不能通过200目筛网的比例表征)，流速75s。

实施例2，制备含有酚水和煤焦油水煤浆。制备所述水煤浆的原料包括：酚水49％、煤粉42.3％、煤焦油8％、阴离子解胶剂a0.2％、复合解胶剂b0.5％。根据所述原料比例，以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨6小时；然后向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂b，再研磨10分钟，即可获得以酚水和煤焦油为原料的水煤浆，水煤浆的细度为4.1(以不能通过200目筛网的比例表征)，流速48s。

实施例3，制备含有酚水和煤焦油水煤浆。制备所述水煤浆的原料包括：酚水47％、煤粉47％、煤焦油5％、阴离子解胶剂a0.5％、复合解胶剂b0.5％。根据所述原料比例，以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨6小时；然后向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂b，再研磨8分钟，即可获得以酚水和煤焦油为原料的水煤浆，水煤浆的细度为4.5(以不能通过200目筛网的比例表征)，流速50s。

对比例1，制备不含煤焦油的水煤浆。制备所述水煤浆的原料包括：酚水49.4％、煤粉49.4％、阴离子解胶剂a0.5％、复合解胶剂b0.7％。根据所述原料比例，以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨6小时，即可获得以酚水为原料的水煤浆，水煤浆的细度为4.9(以不能通过200目筛网的比例表征)，流速55s。

对比例2，传统技术制备水煤浆。按质量分数取：煤粉47％、煤焦油渣5％、解胶剂0.6％、分散剂0.2％、稳定剂0.2％和水47％。解胶剂由以下重量百分比的组分组成：氢氧化钠29％、碳酸钠20％、磷酸钠5％、液态硅酸钠16％、三聚磷酸钠20％和聚丙烯酰胺10％；分散剂为木质素磺酸钠，稳定剂为羧甲基纤维素。将煤粉、煤焦油、解胶剂、添加剂和水按比例称重后送入球磨机球磨，以8r/min的筒体速度球磨10小时，制成水煤浆，水煤浆的细度为4.6(以不能通过200目筛网的比例表征)，流速85s。

将实施例1～3及对比例1、2所得的水煤浆的性能指标进行测试。具体测试方法包括：

a、浓度：取水煤浆25g三份样放入150℃的烤箱内烤60分钟以上至恒重，然后称其重量，取平均数，计算浓度＝平均重量g/25g×100％。

b、流速：将水煤浆倒入流速杯，自水煤浆流出流速杯下口时开始计时，直到水煤浆流至断线状态为止。

c、热值：gb/t18856.6-2002中第六部分。结果如表1所示。

表1不同球磨比例和球磨方式的参数对比

相较于对比例1不含煤焦油的水煤浆，实施例1～3制得水煤浆具有更高的热值，因此在水煤浆燃烧的过程中能够利用煤焦油热值高的特点，将混合在水煤浆中的酚水直接无害化。

和传统技术制得的水煤浆(对比例2)相比，本发明虽然使用酚水作为球磨介质，然而由于采用分步添加的方式，不会出现煤焦油将煤粉和球石粘在一起降低球磨效率的弊端，使得煤粉、煤焦油分散良好，因而热值变化不显著。即实施例1～3制得水煤浆在不影响实用效果的前提下能够同时解决了酚水无害化的问题。有利于企业降低环保成本的投入。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：

1.水煤浆制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂a和煤粉共同加入球磨机中研磨5～7小时；

2)向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂b，继续研磨直至浆料混合均匀。

2.根据权利要求1所述的水煤浆制备方法，其特征在于：步骤1)所述酚水的质量占水煤浆总质量的44～49％。

3.根据权利要求1所述的水煤浆制备方法，其特征在于：步骤1)所述煤粉的质量占水煤浆总质量的42～52％。

4.根据权利要求3所述的水煤浆制备方法，其特征在于：所述煤粉的含水率为8～18％。

5.根据权利要求1所述的水煤浆制备方法，其特征在于：步骤1)所述阴离子解胶剂a的质量占水煤浆总质量的0.2～0.5％；优选地，所述阴离子解胶剂a选自萘磺酸盐、璜化腐殖酸、磺化木质素、石油磺酸盐和羧酸盐中的一种或多种混合。

6.根据权利要求1所述的水煤浆制备方法，其特征在于：步骤2)所述煤焦油的质量占水煤浆总质量的3～8％。

7.根据权利要求1所述的水煤浆制备方法，其特征在于：步骤2)所述复合解胶剂b的质量占水煤浆总质量的0.5～0.8％；优选地，所述复合解胶剂b选自萘磺酸盐、璜化腐殖酸、磺化木质素、石油磺酸盐、羧酸盐和碳酸钠中的至少二种复配而成。

8.一种水煤浆，其特征在于：其原料包括酚水44～49％、煤粉42～52％、煤焦油3～8％、阴离子解胶剂a0.2～0.5％、复合解胶剂b0.5～0.8％。

技术总结

本发明公开了一种水煤浆制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)以酚水作为球磨介质，将阴离子解胶剂A和煤粉共同加入球磨机中研磨5～7小时；2)向球磨机中添加煤焦油和复合解胶剂B，继续研磨直至浆料混合均匀。通过将酚水和煤焦油分开使用，先利用酚水球磨煤粉，因为酚水中有机物量比较小，因此采用酚水球磨对水煤浆的球磨速度影响不大；当浆料满足研磨时间后，再在球磨机中加入煤焦油，通过复合解胶剂B快速、均匀的把煤焦油分散在水煤浆中。以分步添加酚水、煤焦油的方法，避免直接将酚水和煤焦油一起加入球磨中导致煤焦油将煤粉和球石粘在一起；同时也解决了单独处理酚水会耗费热能的问题。

技术研发人员：赵光岩

受保护的技术使用者：广西欧神诺陶瓷有限公司

技术研发日：2019.07.16

技术公布日：2019.11.15



1.本发明属于材料科学领域。碳纳米管和石墨烯纳米颗粒是制造复合材料的前景功能元素，用于屏蔽电磁辐射、防止无线电干扰、开发抗静电和抗摩擦涂层、制造温度、压力、湿度传感器等目的。只有当组分均匀分布在复合材料当中时，含碳纳米管的聚合物复合材料才具有稳定性能。

背景技术：

2.干燥状态下的碳纳米管以团聚体的形式存在，被引入复合材料组分中时必须进行解团聚。在工业和实验室条件下通常使用球磨机、行星式振动磨、喷射磨、粉碎机等来分散碳纳米管，对碳纳米管进行化学改性的方法也很普遍。纳米管在机械作用下的脆性使得解团聚过程存在一些困难。用在表面活性剂溶液中进行超声波分散的方法处理悬浮液节能且方便，可以根据分散的功率和时间进行不同程度的分散，防止已分散的颗粒团聚，但作为介质的表面活性剂通常是低电导率的聚合物。分散后的碳纳米管和石墨烯纳米颗粒悬浮液在表面活性剂溶液中长时间保持稳定，不会分离成单独的馏分，但杂质对于进一步将碳纳米管引入复合材料具有负面影响。

3.原型选择了专利ru no2746861，公开日期2021.04.21.，公示号no 12，该专利描述了一种获得金属分散涂层的方法。该方法包括使用广谱表面活性剂从低分子量电解质溶液中进行化学或电化学沉积，在水介质中分散两种或多种组分系统。原型和本实用新型的共同特征在于使用悬浮液和糊剂(成分为碳纳米管、石墨烯、蒸馏水)的方法制取，并以氢氧化钾作为电解质溶液。原型的缺点是在技术中大量使用强无机酸和表面活性剂，以及技术本身的复杂性。

技术实现要素：

4.本发明的任务是开发一种无低导电性杂质的稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法。

5.这一任务的解决方法是：为防止悬浮液分层为各个独立的相，在所得悬浮液的组分中使用一定质量的氧化碳纳米管和石墨烯纳米颗粒来稳定悬浮液，而不是用表面活性剂溶液。

6.石墨烯纳米颗粒是通过电化学方法获得。将石墨带材(阳极)置于氢氧化钾电解质溶液 (ph9)槽中，电解槽的电场强度为2v/cm，由膜分为阳极和阴极空间，阳极空间由多孔过滤隔板隔开，使石墨烯纳米颗粒悬浮液通过，并拦截粗分散的石墨悬浮液。通过控制所得石墨烯悬浮液的光密度来控制氢氧化钾电解质溶液的流动速度。由热膨胀石墨粉制成的箔材堆积密度为1.5-2.0g/dm3。将氢氧化钾水溶液倒入容器中，将反应器填充到预定水平后，使用电源单元提供电场强度2v/cm的电压和密度3ma/cm2的直流电。

7.所得石墨烯纳米颗粒悬浮液的石墨烯纳米颗粒尺寸最可能为30-70nm，可通过激光相关光谱法测得。石墨烯纳米颗粒也可以通过另一种方式获得，前提是可以达到指定的尺寸。

8.碳纳米管用电化学方法氧化(阳极氧化)。将铅电极浸入纳米管悬浮液中，加入浓度为 55％的硫酸，通过电流密度为25-30ma/cm2，通过悬浮液的荷质比为200c/kg，样品用蒸馏水洗涤至ph＝6.5-7，在800℃下干燥20秒。【参见：赛门索夫yu.i.sp2-碳纳米材料及其功能复合材料的结构和特性形成(формуванняструктури та властивостей sp2-вуглецевих наноматерiалiв iфункцiональних композитiвзаучастi)/ 由乌克兰国家科学院卡特尔m.t.院士编辑,基辅:乌克兰国家科学院崔科表面化学研究所,interservice出版公司,2019,364页)。

9.本发明制备稳定悬浮液的方法如下：

10.将石墨烯纳米颗粒悬浮液在4kw的旋转均质机中分散1分钟。然后将氧化碳纳米管添加到石墨烯纳米颗粒悬浮液中并分散10分钟。当悬浮液体积增加到10l时，添加了氧化碳纳米管的悬浮液的分散时间应随着体积的增加而增加。体积每增加1升，分散时间随之增加1分钟，功率保持不变。

11.该方法中，当石墨烯纳米颗粒悬浮液浓度为0.25g/l时，加入7.5g氧化碳纳米管，当石墨烯纳米颗粒悬浮液浓度为0.5g/l时，加入5或10g氧化碳纳米管。

12.分散后5小时内每60分钟目测一次悬浮液的稳定性，之后每天两次。悬浮液稳定超过三天可视为成功。

13.实施悬浮液稳定技术需要用到：

14.–

箔材，由热膨胀石墨制成 tu u 26.8-34743542-002:2011；

15.–

分析纯或纯级氢氧化钾

???

gost 24363-80；

16.–

由聚丙烯织物制成的厚度为0.5mm的膜 gost r iso 9001:2015；

17.–

碳纳米管

???????????????????

tu u 24.1-03291669-009:2000

18.–

硫酸

???????????????????????

gost 2184-2013

19.–

蒸馏水

?????????????????????

gost 6709-72

具体实施方式

20.例1：将石墨烯纳米颗粒含量为0.05g、容量为1l的石墨烯纳米颗粒悬浮液在旋转均质机中分散5分钟。将质量为5g的氧化碳纳米管添加到悬浮液中并分散10分钟。发明任务没有解决。

21.例2：与例1类似，将氧化石墨烯纳米颗粒含量改为0.1克，氧化碳纳米管质量仍为5 克，发明任务没有解决。

22.例3：与例1类似，将氧化石墨烯纳米颗粒含量改为0.25克，氧化碳纳米管质量改为 7.5克，发明任务得到了解决。

23.例4：与例1类似，将氧化石墨烯纳米颗粒含量改为0.5克，氧化碳纳米管质量改为5 克，发明任务得到了解决。

24.例5：与例1类似，将氧化石墨烯纳米颗粒含量改为0.5克，氧化碳纳米管质量改为10 克，发明任务得到了解决。

25.例6(原型)：没有描述悬浮液的稳定性。

26.所得悬浮液的含量和稳定性见表1。

27.表1

[0028][0029]

从表中的数据可以看出，在没有表面活性剂存在的情况下，本发明所述使用石墨烯纳米颗粒稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法有效时间为30天及以上。

[0030]

因此，上述例子证实，本发明实现了技术成果。

技术特征：

1.一种使用石墨烯纳米颗粒稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法，其中悬浮液含有液体介质、固体颗粒和稳定剂，液体介质包含蒸馏水，固体颗粒包含碳纳米管，石墨烯用于从氢氧化钾电解质溶液中通过电化学沉积方法来获得稳定剂，其特征在于，将氧化碳纳米管添加到了作为稳定剂的石墨烯纳米颗粒的悬浮液当中，包括：得到粒径为30-70nm的石墨烯纳米颗粒，将石墨烯纳米颗粒悬浮液在功率为4kw的旋转均质机中分散5分钟；氧化碳纳米管，在此过程中将铅电极浸入碳纳米管悬浮液中，加入55％浓度的硫酸，通过悬浮液的荷质比为200c/kg，电流密度为25-30ma/cm2，碳纳米管用蒸馏水洗涤至ph＝6.5-7，在800℃下干燥20秒；将氧化后的碳纳米管加入石墨烯纳米颗粒悬浮液中分散10分钟，当石墨烯纳米颗粒悬浮液浓度为0.25g/l时，加入7.5g氧化碳纳米管，当石墨烯纳米颗粒悬浮液浓度为0.5g/l时，加入5或10g氧化碳纳米管。2.如权利要求书1所述的一种使用石墨烯纳米颗粒稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法，其特征在于，石墨烯纳米颗粒悬浮液的体积每增加1l，加入氧化碳纳米管的分散时间随之增加1分钟，功率保持不变。

技术总结

本发明涉及一种使用石墨烯纳米颗粒稳定氧化碳纳米管悬浮液的方法，属于材料科学领域，将氧化碳纳米管添加到了作为稳定剂的石墨烯纳米颗粒的悬浮液当中，得到粒径为30-70nm的石墨烯纳米颗粒，将石墨烯纳米颗粒悬浮液在功率为4kW的旋转均质机中分散5分钟；在此过程中将铅电极浸入碳纳米管悬浮液中，加入55％浓度的硫酸，通过悬浮液的荷质比为200C/kg，电流密度为25-30mA/cm2，碳纳米管用蒸馏水洗涤至pH＝6.5-7，在800℃下干燥20秒；将氧化后的碳纳米管加入石墨烯纳米颗粒悬浮液中分散10分钟，当石墨烯纳米颗粒悬浮液浓度为0.25g/l时，加入7.5g氧化碳纳米管，该方法在没有表面活性剂存在的情况下，可有效使用30天及以上。可有效使用30天及以上。

技术研发人员：王东星 丁昂 王波 李天君 马合诺

受保护的技术使用者：宁波中乌新材料产业技术研究院有限公司

技术研发日：2022.06.07

技术公布日：2022/12/15