隔热阻燃复合材料的设计与制备技术+文献综述(2)

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隔热材料是指具有绝热性能、对热量起阻隔屏蔽作用的材料，通常具有密度低、结构疏松多孔绝热性能好、尺寸稳定等特点。阻燃材料是指能够阻断或者延滞燃烧功能的非易燃材料。多孔陶瓷能够满足上述两个要求，而且目前的应用已经越来越普遍地体现这两方面的意义。一方面陶瓷的高孔隙率保证了隔热性能，另一方面可以具有“防火砖”的功能，因此也可成为阻燃防火材料。本实验采用的膨胀石墨在遇到高温的条件下，体积发生剧烈膨胀，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，弯曲而多孔，比表面积大大增加、表面能提高[2]。而综合考虑多孔陶瓷的性能，要求同时具有较大的气孔率和较高的机械强度，利用膨胀石墨多孔的结构特点和粘土的机械强度性能，采用有造孔剂法制备多孔陶瓷，并确定其工艺参数。本文借鉴了前人添加造孔剂的方法，利用膨胀石墨作为造孔材料，为多孔材料的制备提供了新的可能性，同时也扩展了膨胀石墨的应用范围，并且探究影响多孔陶瓷隔热性能的工艺因素，因此展开了研究。

2 文献综述

2.1 隔热多孔陶瓷

2.1.1 多孔陶瓷简介

多孔陶瓷属于新型陶瓷材料。其主要是利用材料胚体经过高温煅烧，使得孔洞结构与材质结合而具有的独特性质来达到所需要的功能。多孔陶瓷不仅具备普通陶瓷基本的性能，在多孔陶瓷基体中，由于均匀分布的微细孔和孔洞的存在，并且气孔率大多比较大，体积密度较小，使得材料具有较大的比表面和特殊的物理表面性能。具有热导率低、比表面积大、耐高温、不易腐蚀等优良物理化学性能。通过改变工艺调节陶瓷的结构可以得到相匹配的热力学、电力、光学、化学等性能。早在十九世纪七十年代，多孔陶瓷最早应用在生物医药领域，在细菌处理方面作为过滤元件使用。而至今其优良的性能为其应用开拓并遍及环保、能源、化工、冶金、食品机械、生物、航空、电子及医用材料等多个领域;可作为过滤、吸音、隔热、敏感材料、生物陶瓷及催化剂载体等，在国民经济发展中起到重要作用[3,4]。其优异的性能及广泛的适用领域，激起了材料科学研究者们的越来越大的兴趣，因此得到快速的发展。对于多孔陶瓷的研究即使经过几十年，仍然是材料科学研究的热点之一。

关于多孔隔热陶瓷的研究已经越来越成为当下最热门的研究方向之一，而且多孔隔热陶瓷材料也是目前世界上最好的保温材料之一。虽然专家学者们已经在多孔陶瓷领域投注了大量精力进行科研工作，取得了许多不错的研究成果，其中部分技术也已经较为成熟，并且在生产实践中已经在投入使用，实现部分的产业化。但目前基于对多孔材料的传热过程的机理研究并不是完全透彻，多孔陶瓷隔热性能的控制因素也不能够彻底掌控，因此制约了多孔陶瓷更广泛的生产与应用。以后我们应该更深一步探索多孔材料的传热机理和控制因素，改良制备工艺条件以实现多孔陶瓷的制备工业化、产业化[5]。

2.1.2 多孔陶瓷的分类

目前多孔陶瓷并没有统一标准的分类，一般可以按照材质、孔径大小、空洞结构形状来进行分类。(1)按照材质多孔陶瓷可分为高硅质硅酸盐材料，铝硅酸盐材料、精陶质材料、硅藻土材料、纯碳质材料、堇青石钛酸铝材料等。(2)按照孔径的大小多孔陶瓷可分为微孔（孔径小于2nm）、介孔（孔径在20nm到50nm之间）、宏孔（孔径大于50nm）[6](3)按照气孔结构多孔陶瓷可分为开孔气孔型多孔陶瓷、闭口气孔型多孔陶瓷，贯通气孔型多孔陶瓷三类。