本发明公开了一种泡沫陶瓷浆料及其制备方法，属于无机非金属材料技术领域。
背景技术：
泡沫陶瓷是一种由人工合成的具有开孔三维网状结构的新型多孔陶瓷过滤材料，该材料具有强度高、气孔率大、易于再生、耐高温、化学稳定性好等诸多优点，是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后的优质多孔过滤材料。目前多孔泡沫陶瓷在冶金、化工、能源、环保生物等多个科学领域具有广泛的应用前景，如用作金属熔体过滤、催化剂载体、高温烟气净化和化工精细过滤材料等。
目前，制备泡沫陶瓷的方法有很多种，其中有机泡沫浸渍法作为一种操作方便、制造成本低的工艺，得到了人们广泛的研究和关注。有机泡沫浸渍法是制备高气孔率泡沫陶瓷的常用方法，其机理是借助有机泡沫体的三维网状骨架结构，将制备的陶瓷浆料均匀地涂覆在有机泡沫网状体上，经干燥烧结后得到多孔陶瓷。此方法的关键步骤在于陶瓷浆料的制备，制备具有一定流动性、固相含量高和触变性较好的浆料，不仅有利于成型，而且对保证制品的性能起重要作用。浆料的流动性可以保证浆料在浸渍过程中均匀地涂覆在泡沫网络的孔壁上，减少后期工序中引入裂纹缺陷的可能；浆料的触变性可以保证在浸渍浆料和挤出多余浆料时，在剪切作用下提高浆料的流动性有助于成形，在成形结束时，浆料的黏度升高，流动性降低，防止由于浆料的流动造成坯体严重堵孔；固相含量高的浆料可以增大陶瓷坯体的密度，减少坯体的变形，提高陶瓷材料的强度和可靠性。研究表明，陶瓷浆料的流动性和触变性与其本身的固相含量、pH值、分散剂和流变剂等密切相关。通过调节pH值可以降低浆料的黏度，提高浆料的流动性和稳定性。加入适量分散剂，能一定程度上改善粉料表面性能，降低料浆黏度，得到流动性好、固相含量高且稳定的浆料，但是仍有很大的提升空间。
因此，如何改善泡沫陶瓷浆料分散性不佳及粘度大不易搅拌的缺点，以获取更高综合性能的泡沫陶瓷浆料，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对泡沫陶瓷浆料分散性不佳及粘度大不易搅拌的缺点，提供了一种泡沫陶瓷浆料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种泡沫陶瓷浆料，是由以下重量份数原料组成：30～40份高岭土，10～20份石英砂，10～20份磷酸氢铝，5～6份微硅粉，5～6份四氧化三铁，3～4份改性塑化剂，5～6份钾长石，10～20份聚氨酯泡沫，5～6份硼砂，10～20份壳聚糖液，30～40份水；
所述泡沫陶瓷浆料的制备步骤为：
（1）按原料组成称量各原料；
（2）将高岭土，石英砂，磷酸氢铝，微硅粉，四氧化三铁，钾长石和硼砂球磨混合，过筛，得混合粉末；
（3）将上述所得混合粉末，改性塑化剂，聚氨酯泡沫，壳聚糖液和水混合，超声分散，得分散浆液；
（4）将上述所得分散浆液经电场极化，即得泡沫陶瓷浆料。
所述改性塑化剂的制备过程为：按重量份数计，将10～20份聚醚多元醇，20～30份去离子水，5～6份催化剂，10～20份环氧乙烷加热搅拌反应，再滴加氢氧化钠溶液，调节pH，即得改性塑化剂；所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种；所述催化剂为三辛基甲基氯化铵，十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵中的任意一种。
所述壳聚糖液的制备过程为：将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得壳聚糖液。
所述过筛为100～200目的筛。
所述超声频率为55～65kHz。
所述电场为0.5～1.0kV/cm的垂直电场。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性塑化剂，首先，改性塑化剂吸附在泡沫陶瓷浆料颗粒表面，其结构上特殊的疏水基团会在泡沫陶瓷浆料颗粒表面形成一层疏水层，与改性塑化剂侧链构成的亲水溶剂化层，两者共同作用下，会使泡沫陶瓷浆料颗粒表面形成具有一定机械强度的水膜层，这样能释放泡沫陶瓷浆料颗粒中的自由水，有助于破坏泡沫陶瓷浆料颗粒的凝絮状态，提高泡沫陶瓷浆料颗粒间润滑作用，从而达到控制体系粘度的效果，其次，塑化剂分子借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入泡沫陶瓷浆料颗粒片状结构中，部分拆散平面重叠堆砌而成的团聚颗粒，从而达到进一步控制体系粘度的效果，同时，提升体系的分散性，流动性和触变性；
（2）本发明通过将分散浆液置于电场中极化，使得浆液中泡沫陶瓷浆料颗粒沿电场方向被极化，而同向极化使得邻泡沫陶瓷浆料颗粒间存在一个斥力，提高浆料的流动性，从而达到控制体系粘度的效果，并提高体系的分散性，同时，通过电场极化，可有效阻止改性塑化剂因吸附于泡沫陶瓷浆料颗粒表面，颗粒间发生架桥效应，提升体系流动性，进一步有效控制体系的粘度，另外，电场极化可阻碍泡沫陶瓷浆料颗粒间重新凝絮，提高体系的分散性，提升体系的触变性和流动性，从而达到进一步控制体系粘度的效果。
具体实施方式
按重量份数计，将10～20份聚醚多元醇，20～30份去离子水，5～6份催化剂，10～20份环氧乙烷置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为110～140℃，转速为300～400r/min，反应压力为0.2～0.4MPa条件下，加热搅拌反应1～2h，再用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为8～10%的氢氧化钠溶液，于转速为300～400r/min条件下，边滴加边搅拌，调节pH为6.8～7.2，即得改性塑化剂；将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得壳聚糖液；按重量份数计，依次取30～40份高岭土，10～20份石英砂，10～20份磷酸氢铝，5～6份微硅粉，5～6份四氧化三铁，3～4份改性塑化剂，5～6份钾长石，10～20份聚氨酯泡沫，5～6份硼砂，10～20份壳聚糖液，30～40份水，将高岭土，石英砂，磷酸氢铝，微硅粉，四氧化三铁，钾长石和硼砂置于球磨机中，于转速为500～600r/min条件下，球磨混合20～30min，过100～200目的筛，得混合粉末；将所得混合粉末置于超声分散仪，随后向超声分散仪中加入改性塑化剂，聚氨酯泡沫，壳聚糖液和水，于超声频率为55～65kHz条件下，超声分散40～60min，得分散浆液；将所得分散浆液置于0.5～1.0kV/cm的垂直电场，极化20～30min，即得泡沫陶瓷浆料。所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种。所述催化剂为三辛基甲基氯化铵，十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵中的任意一种。
实例1
按重量份数计，将20份聚醚多元醇，30份去离子水，6份催化剂，20份环氧乙烷置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为140℃，转速为400r/min，反应压力为0.4MPa条件下，加热搅拌反应2h，再用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液，于转速为400r/min条件下，边滴加边搅拌，调节pH为7.2，即得改性塑化剂；将壳聚糖与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；按重量份数计，依次取40份高岭土，20份石英砂，20份磷酸氢铝，6份微硅粉，6份四氧化三铁，4份改性塑化剂，6份钾长石，20份聚氨酯泡沫，6份硼砂，20份壳聚糖液，40份水，将高岭土，石英砂，磷酸氢铝，微硅粉，四氧化三铁，钾长石和硼砂置于球磨机中，于转速为600r/min条件下，球磨混合30min，过200目的筛，得混合粉末；将所得混合粉末置于超声分散仪，随后向超声分散仪中加入改性塑化剂，聚氨酯泡沫，壳聚糖液和水，于超声频率为65kHz条件下，超声分散60min，得分散浆液；将所得分散浆液置于1.0kV/cm的垂直电场，极化30min，即得泡沫陶瓷浆料。所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇。所述催化剂为三辛基甲基氯化铵。
实例2
将壳聚糖与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；按重量份数计，依次取40份高岭土，20份石英砂，20份磷酸氢铝，6份微硅粉，6份四氧化三铁，6份钾长石，20份聚氨酯泡沫，6份硼砂，20份壳聚糖液，40份水，将高岭土，石英砂，磷酸氢铝，微硅粉，四氧化三铁，钾长石和硼砂置于球磨机中，于转速为600r/min条件下，球磨混合30min，过200目的筛，得混合粉末；将所得混合粉末置于超声分散仪，随后向超声分散仪中加入聚氨酯泡沫，壳聚糖液和水，于超声频率为65kHz条件下，超声分散60min，得分散浆液；将所得分散浆液置于1.0kV/cm的垂直电场，极化30min，即得泡沫陶瓷浆料。所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇。所述催化剂为三辛基甲基氯化铵。
实例3
按重量份数计，将20份聚醚多元醇，30份去离子水，6份催化剂，20份环氧乙烷置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为140℃，转速为400r/min，反应压力为0.4MPa条件下，加热搅拌反应2h，再用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液，于转速为400r/min条件下，边滴加边搅拌，调节pH为7.2，即得改性塑化剂；将壳聚糖与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；按重量份数计，依次取40份高岭土，20份石英砂，20份磷酸氢铝，6份微硅粉，6份四氧化三铁，4份改性塑化剂，6份钾长石，20份聚氨酯泡沫，6份硼砂，20份壳聚糖液，40份水，将高岭土，石英砂，磷酸氢铝，微硅粉，四氧化三铁，钾长石和硼砂置于球磨机中，于转速为600r/min条件下，球磨混合30min，过200目的筛，得混合粉末；将所得混合粉末置于超声分散仪，随后向超声分散仪中加入改性塑化剂，聚氨酯泡沫，壳聚糖液和水，于超声频率为65kHz条件下，超声分散60min，得分散浆液，即得泡沫陶瓷浆料。所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇。所述催化剂为三辛基甲基氯化铵。
对比例：东莞市某化工有限公司生产的泡沫陶瓷浆料。
将实例1至3所得的泡沫陶瓷浆料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.粘度：采用NDJ-1旋转式粘度计测量浆料的粘度，测定前浆料先剪切30s，过30s后测量其粘度；
2.分散性：采用静置24h后的相对沉降高度来表征浆料的分散性，即混浊悬浮体高度（指上清液与下层混浊层的分界线，包括稳定料浆和沉降层）与悬浮体的总高度之比；较大的RSH值意味着悬浮体具有较好的稳定性，较小的RSH值则说明沉降较快，稳定性较差。
具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的泡沫陶瓷浆料具有较好的分散性的特点使得其颗粒分散均匀，体系稳定；同时其粘度适宜，易于搅拌，促进其推广与应用。