论文总字数：21362字

摘 要

随着金属过滤板在油烟过滤处理方面事故的频发，泡沫陶瓷因其良好的安全性和过滤性能以及低廉的成本逐渐进入人们的视野。它的使用将会大幅度节约油烟处理的成本，同时提高安全性，是一种不可多得的新型陶瓷材料。将陶瓷制成泡沫多孔状，小液滴油烟经过时，会撞击孔筋，从而沾附在上面，逐渐积累成大油滴，受重力作用，掉落至收集桶内，达到油烟过滤的目的。为了满足以上需要，本文对低成本泡沫陶瓷的制备方法及其使用性能进行了探究。

本文利用有机泡沫浸渍法来制备泡沫陶瓷。选用聚氨酯泡沫作为前驱体，并对其进行水解处理以达到有效浸渍。利用控制变量法探究水解温度和水解时间对泡沫陶瓷水解度的影响，并利用SEM观察经过水解处理和表面改性处理后的聚氨酯泡沫的表面形态。制浆过程中，探究了流变剂、分散剂等添加剂的加入量对浆料粘度、分散性、触变性、流变性、挂浆效果的影响，同时探究了水玻璃、玻璃粉、粘土的最佳固含量比，确定出浆料的最佳配比。浸渍后对其进行干燥烧结得到泡沫陶瓷成品。

实验结果表明：当水解时间为6h，水解温度为60℃时，泡沫陶瓷的水解度达到最佳；采用PVA对泡沫进行表面改性能改善润湿性和表面粗糙度；当固含量为70%时，浆料的流变性和挂浆性能最好；预测水玻璃、玻璃粉和粘土的最佳比例为7:2:1。

关键词：油烟处理 氧化铝 泡沫陶瓷 有机浸渍法

Preparation of low-cost foam ceramics

Abstract

With the frequent occurrence of accidents in the metal filter plate in the treatment of oil fume, foam ceramics have gradually entered people's field of vision because of their good safety and filtration performance and low cost. Its use will greatly save the cost of oil fume treatment, while improving safety, it is a rare new ceramic material. The foam is made of ceramics. When small droplets of oil fume pass through, they will hit the ribs of the pores, which will adhere to it and gradually accumulate into large oil droplets. They will fall into the collection barrel under the action of gravity and achieve the purpose of filtering oil fume. In order to meet the above needs, this paper explores the preparation method and performance of low-cost foam ceramics.

This article uses the organic foam impregnation method to prepare foam ceramics. Polyurethane foam is selected as the precursor and hydrolyzed to achieve effective impregnation. The controlled variable method was used to explore the effect of hydrolysis temperature and hydrolysis time on the degree of hydrolysis of the foamed ceramics, and the surface morphology of the polyurethane foam after hydrolysis treatment and surface modification treatment was observed by SEM. During the pulping process, the influence of the amount of additives such as rheological agent and dispersant on the viscosity, dispersibility, thixotropy, rheology, and slurrying effect of the slurry was investigated. At the same time, the most important factors of water glass, glass powder, clay Good solid content ratio to determine the best ratio of slurry. After impregnation, it is dried and sintered to obtain a finished foam ceramic, and its cost is roughly estimated.

The experimental results show that when the hydrolysis time is 6h and the hydrolysis temperature is 60 ℃, the degree of hydrolysis of the foamed ceramics reaches the best; the surface modification performance of the foam is improved by PVA to improve the wettability and surface roughness; when the solid content is 70% , The rheology and slurry performance of the slurry is the best; the best ratio of water glass, glass powder and clay is predicted to be 7: 2: 1.

Key Words: Oil fume treatment; Alumina; Foam ceramic; Organic impregnation method

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 泡沫陶瓷的制备方法 2

1.2.1 添加造孔剂法 2

1.2.2 自蔓延高温合成法 2

1.2.3 溶胶—凝胶法 2

1.2.4 发泡法 2

1.2.5 有机泡沫浸渍法 3

1.3 泡沫陶瓷的性能评价指标 6

1.3.1 气孔率 6

1.3.2 抗弯强度 6

1.3.3 热稳定性和网眼孔径 6

1.4 泡沫陶瓷的应用 6

1.4.1 过滤器 6

1.4.2 作为催化剂载体 7

1.4.3 用作吸声材料 7

1.4.4 用作隔热材料和节能材料 7

1.4.5 用作生物材料 8

1.4.6 用作特种材料 8

1.5 国内外研究现状 8

1.5.1 国外研究现状 8

1.5.2 国内研究现状 8

1.6 本课题研究目的和意义 8

第二章 实验方法 10

2.1 实验试剂 10

2.2 实验仪器 10

2.3 实验流程 11

2.3.1 有机泡沫的预处理 11

2.3.2 浆料的制备 11

2.3.7 浸渍 13

2.3.8 干燥与烧成 13

2.3.10 抗弯强度测定 13

2.3.11 过滤性能检测 14

第三章 实验结果与分析 15

3.1 有机泡沫预处理 15

3.1.1 水解处理 15

3.1.2 表面改性处理 16

3.2 PAA-NH₄加入量对分散性的影响 16

3.4 CMC加入量对流变性的影响 18

3.5 固含量对浆料粘度的影响 19

3.6 固含量对挂浆效果的影响（预测） 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致谢 26

第一章 绪论

1.1 引言

目前，无论是工业生产还是家庭生活，油烟的产生都不可避免。在油烟过滤方面，传统油烟过滤板大多数是金属的，其原理是过滤板的多孔结构使得油烟通过时不断撞击到孔筋上，使小油滴不断聚集形成大液滴，再滴落到收集桶内，完成收集。金属过滤板不仅成本昂贵，而且容易发生打火，频频造成火灾事故。泡沫陶瓷过滤板不仅成本低，而且强度好，在一定温度下能保持稳定，并且其过滤性能优异。泡沫陶瓷制成过滤板的工艺由国外引入，它是一种成本低，安全性高，过滤效率高的材料，用它来代替金属过滤板，不仅大大降低了成本，而且减少了事故的发生，同时达到有效过滤的目的，一定程度上促进了工业经济的发展。它的问世体现了陶瓷制备工艺的改进，以及人们对陶瓷结构利用能力的进步。

泡沫陶瓷的结构特点是气孔率高，内部呈网络状连接结构，十分复杂。由于其形状类似塑料和海绵体，常称为钢化塑料或瓷化海绵体^[1]。高气孔率使得它在隔热、保温、过滤等应用方面表现出极大的优越性。因此常用于熔融金属过滤，催化剂载体、气体净化器、油烟机过滤网、隔热保温材料、隔音材料、特种墙体材料、传感器材料。泡沫陶瓷在设备减重和隔热方面表现突出。泡沫陶瓷单位质量面积大，具有类似胶体一样的透过性，对经过的流体会进行选择，且热交换性好，再生简单，渗透率高，使得其在航空航天、环保、能源、化工、冶金、机械、生物医用、电工电子等各个领域都具有广阔的应用^[2]。

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