×
20.02.2013
216.012.26d8

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТЫХ ЯЧЕИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к химической технологии высокопористых керамических изделий с ячеистой структурой, которые могут использоваться в качестве носителей катализаторов жидкофазных процессов, фильтров, насадки для массо- и теплообменных процессов, высокотемпературных теплоизоляционных материалов и т.д. Техническим результатом изобретения является повышение удельной поверхности изделий. Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий путем пропитки полимерной матрицы шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда и карбида кремния, дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов II и/или IV групп таблицы Д.И.Менделеева и раствора поливинилового спирта, с последующей сушкой, обжигом для удаления органической составляющей и обработкой раствором алюмозоля при рН 4,0±0,2, с последующей дополнительной сушкой и обжигом при температуре более 1500°С. После чего изделия пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26-40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350-400°С, а после прокаливания на них высаживают углеродные нанотрубки, полученные пиролизом метана при температуре 770-800°С, до 0,10 мас.% от массы изделия. 3 пр.
Основные результаты: Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий путем пропитки полимерной матрицы шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда и карбида кремния, дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов II и/или IV групп таблицы Д.И. Менделеева и раствора поливинилового спирта, с последующей сушкой, обжигом для удаления органической составляющей и обработкой раствором алюмозоля при рН 4,0±0,2 с последующей дополнительной сушкой и обжигом при температуре более 1500°С и высаживанием на его поверхности углерода, отличающийся тем, что изделия пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26-40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350-400°С, а после прокаливания на них высаживают углеродные нанотрубки, полученные пиролизом метана при температуре 770-800°С, до 0,10 мас.% от массы изделия.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к химической технологии высокопористых керамических изделий с ячеистой структурой, которые могут использоваться в качестве носителей блочных катализаторов для проведения каталитических жидкофазных гетерогенных процессов, фильтров для фильтрации загрязненных жидкостей и газов, насадки для массо- и теплообменных процессов, теплоизоляционных материалов и для других целей.

Известен способ изготовления высокопористых ячеистых материалов (см. патент РФ №2233700, приоритет от 11 июня 2002 г. Состав шихты для высокопористого материала с сетчато-ячеистой структурой для носителей катализаторов / А.И.Козлов, Е.С.Лукин). Их получают на основе смеси инертного наполнителя и активного к спеканию порошка оксида алюминия с добавками любых оксидов металлов II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева в любом количестве с добавкой связующего, с последующей сушкой изделий, выжиганием органической основы и обжигом керамического каркаса в интервале температур 1450-1500°С. Используемая для пропитки полимерной матрицы керамическая суспензия имеет низкую вязкость и высокую текучесть, что позволяет равномерно наносить ее на полимерную матрицу. Невысокая наполненность суспензий приводит к низкой прочности высокопористого материала после обжига.

К недостаткам способа относятся низкая прочность на сжатие (не превышает 1 МПа) и сравнительно невысокая открытая пористость (85…92%) ячеистых керамических материалов.

Известен способ изготовления высокопористых ячеистых материалов (см. патент РФ №2294317, приоритет от 14 октября 2004 г. Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий / А.И.Козлов, А.Ф.Куимов, Е.С.Лукин, Н.В.Ходов), позволяющий повысить открытую пористость ячеистых керамических изделий до 93…95% при сохранении прочности на сжатие до 1,5…2,0 МПа. Полимерную матрицу (из полиуретана) после пропитки шликером, состоящим из инертного наполнителя в виде электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда и карбида кремния и дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов (II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева), подвергают отжатию избытка шликера, сушке для удаления влаги и придания прочности, обработке алюмозолем (или хлоридом алюминия без или с введением элементов активных добавок при рН 4,0±0,2) с последующей дополнительной сушкой, обжигом.

Недостатком известного способа изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий являются недостаточно высокая его прочность на сжатие (до 1,5…2,0 МПа).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий, выбранный в качестве прототипа (см. патент РФ №2377224, приоритет от 14 апреля 2008 г. Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий / А.И.Козлов, В.Н.Грунский, А.В.Беспалов, И.А.Козлов, В.А.Колесников, В.П.Градов, Е.С.Лукин), позволяющий повысить прочность на сжатие.

Высокопористые ячеистые керамические изделия получают путем пропитки полимерной матрицы шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда и карбида кремния, дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов II и/или IV групп таблицы Д.И.Менделеева и раствора поливинилового спирта с последующей сушкой, обжигом для удаления органической составляющей и обработкой раствором алюмозоля при рН 4,0±0,2 с последующей дополнительной сушкой и обжигом при температуре более 1500°С, пропитывают высокомолекулярным спиртом, подсушивают и проводят пиролиз высокомолекулярного спирта при температуре 350…550°С в среде инертного газа, высаживая при этом на поверхности изделий пиролитический углерод до 10 мас.% от массы изделия.

Недостатком известного способа изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий является небольшая удельная поверхность.

Техническим результатом, на достижение которого направлен заявляемый способ, является изготовление высокопористых ячеистых керамических изделий с более высокой удельной поверхностью.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий полиуретановую матрицу любой геометрической формы пропитывают шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда, карбида кремния, дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов (II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева) и раствора поливинилового спирта (ПВС). Избыток шликера отжимают. После сушки, обжига получают высокопористое ячеистое керамическое изделие (α-Al2O3) с открытой пористостью не ниже 70…95%. Изделие модифицируют, пропитывая его алюмозолем (γ-Al2O3) при рН 4,0±0,2), сушат, обжигают при температуре 1550°С. Далее изделия пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26 кПа … 40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350…400°С, а после прокаливания на них высаживают углеродные нанотрубки, полученные пиролизом метана при температуре 770…800°С, до 0,10 мас.% от массы изделия.

При этом образуется высокоразвитая открытая поверхность покрытия керамического ячеистого изделия (при очень высоком соотношении площади поверхности к объему). Удельная поверхность увеличивается до 270 м2/г углерода. Прочность на сжатие равна 2,3…2,5 МПа.

Составы и свойства образцов высокопористых ячеистых керамических изделий, полученных по предложенному способу, приведены в примерах.

Пример №1. Образец из полиуретана пропитывают при комнатной температуре шликером, состоящим из инертного наполнителя - электрокорунда (50 мас.%, дисперсность 24 мкм), дисперсного порошка оксида алюминия (дисперсность 2…3 мкм) с добавками оксидов II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева (Al2O3+MgO, 40 мас.%) и раствора поливинилового спирта, отжимают избыток шликера, сушат при температуре 100…110°С в течение 2,0…2,5 часов. После сушки, обжига получают высокопористое ячеистое керамическое изделие (α-Al2O3) с открытой пористостью не ниже 70…95%. Высушенный и обожженный образец обрабатывают алюмозолем (содержание γ-Al2O3=24,65 мас.%, динамическая вязкость 4,77 Па·с, плотность 1,278 г/см3) при рН 4,0, дополнительно сушат, обжигают при температуре более 1500°С, охлаждают, после пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26 кПа … 40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350…400°С в течение 30 минут и на них высаживают углерод в виде нанотрубок в течение 10 минут до 0,08 мас.% от массы изделия, для этого подвергая метан пиролизу при температуре 770°С.

Свойства полученного высокопористого ячеистого керамического изделия: кажущаяся плотность 0,29 г/см3; открытая пористость 93,3%; прочность на сжатие 2,2 МПа; удельная поверхность 270 м2/г углерода.

Пример №2. Образец из полиуретана пропитывают при комнатной температуре шликером, состоящим из инертного наполнителя - электрокорунда (35 мас.%, дисперсность 24 мкм) и карбида кремния (15 мас.%), дисперсного порошка оксида алюминия (дисперсность 2…3 мкм) с добавками оксидов II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева (Al2O3+TiO2+ZrO2, 42 мас.%) и раствора поливинилового спирта, отжимают избыток шликера, сушат при температуре 100…110°С в течение 2,0…2,5 часов. После сушки, обжига получают высокопористое ячеистое керамическое изделие (α-Al2O3) с открытой пористостью не ниже 70…95%. Высушенный и обожженный образец обрабатывают алюмозолем (содержание γ-Al2O3 24,65 мас.%, динамическая вязкость 4,77 Па·с, плотность 1,278 г/см3) при рН 4,0±0,1, дополнительно сушат, обжигают при температуре более 1500°С, охлаждают, после пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26 кПа … 40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350…400°С в течение 30 минут и на них высаживают углерод в виде нанотрубок в течение 20 минут до 0,10 мас.% от массы изделия, для этого подвергая метан пиролизу при температуре 800°С.

Свойства полученного высокопористого ячеистого керамического изделия: кажущаяся плотность 0,33 г/см3; открытая пористость 94%; прочность на сжатие 2,5 МПа; удельная поверхность 154 м2/г углерода.

Пример №3. Образец из полиуретана пропитывают при комнатной температуре шликером, состоящим из инертного наполнителя - электрокорунда (25 мас.%, дисперсность 24 мкм) и карбида кремния (25 мас.%), дисперсного порошка оксида алюминия (дисперсность 2…3 мкм) с добавками оксидов II и IV групп таблицы Д.И.Менделеева (Al2O3+TiO2+MgO, 41 мас.%) и раствора поливинилового спирта, отжимают избыток шликера, сушат при температуре 100…110°С в течение 2.0…2,5 часов. После сушки, обжига получают высокопористое ячеистое керамическое изделие (α-Al2O3) с открытой пористостью не ниже 70…95%. Высушенный и обожженный образец обрабатывают алюмозолем (содержание γ-Al2O3 24,65 мас.%, динамическая вязкость 4,77 Па·с, плотность 1,278 г/см3) при рН 4,0±0,2, дополнительно сушат, обжигают при температуре более 1500°С, охлаждают, после пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26 кПа … 40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350…400°С в течение 30 минут и на них высаживают углерод в виде нанотрубок в течение 15 минут до 0,09 мас.% от массы изделия, для этого подвергая метан пиролизу при температуре 780°С.

Свойства полученного высокопористого ячеистого керамического изделия: кажущаяся плотность 0,32 г/см3; открытая пористость 93,6%; прочность на сжатие 2,3 МПа; удельная поверхность 250 м2/г углерода.

Применение предлагаемого изобретения позволяет получить высокопористое ячеистое керамическое изделие полифункционального назначения с высокоразвитой открытой поверхностью покрытия (при очень высоком соотношении площади поверхности к объему), с микропористостью до 30%, с удельной поверхностью до 270 м2/г углерода, прочностью на сжатие 2,5 МПа.

Полученное высокопористое ячеистое керамическое изделие может найти широкое применение в качестве носителя для катализаторов для газофазных и жидкофазных процессов, в конструкциях фильтров для фильтрации загрязненных жидкостей и газов, в изготовлении насадок для массо- и теплообменных процессов, при создании новых теплоизоляционных материалов и для других целей.

После нанесения каталитически активного компонента на поверхность приготовленного высокопористого ячеистого керамического изделия катализатор может быть использован в различных каталитических газофазных и жидкофазных химических процессах.

Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий путем пропитки полимерной матрицы шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленого корунда или смеси электроплавленого корунда и карбида кремния, дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов II и/или IV групп таблицы Д.И. Менделеева и раствора поливинилового спирта, с последующей сушкой, обжигом для удаления органической составляющей и обработкой раствором алюмозоля при рН 4,0±0,2 с последующей дополнительной сушкой и обжигом при температуре более 1500°С и высаживанием на его поверхности углерода, отличающийся тем, что изделия пропитывают водным раствором нитратов кобальта и железа под вакуумом 26-40 кПа при комнатной температуре, затем изделия прокаливают при 350-400°С, а после прокаливания на них высаживают углеродные нанотрубки, полученные пиролизом метана при температуре 770-800°С, до 0,10 мас.% от массы изделия.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 31.
27.01.2013
№216.012.1f4d

Прозрачный керамический материал и способ его получения

Изобретение относится к области получения керамики. Предложенный материал содержит матрицу, выполненную в виде твердого раствора оксида скандия в оксиде иттрия состава YScO, где х=0,25-0,35, и наполнитель, выполненный в виде твердого раствора оксида скандия в иттрий-алюминиевом гранате состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473514
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2015

Состав для обработки стальной или оцинкованной поверхности и способ его получения

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или оцинкованных изделий. Способ обработки стальной или оцинкованной поверхности включает смешивание компонентов состава для формирования защитного адгезионного покрытия, обработку изделий указанным составом и сушку при температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473714
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.03.2013
№216.012.3122

Светочувствительный полимерный материал с флуоресцентным считыванием информации

Изобретение относится к области материалов для оптической записи информации, в частности материалов для архивной записи информации, основанной на фотоиндуцированной флуоресценции, с возможностью использования в устройствах оптической памяти, включая трехмерные системы оптической памяти для Read...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478116
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.05.2013
№216.012.3ce4

Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия. Способ включает получение наночастиц металла при восстановлении ионов металла в обратномицеллярном растворе, состоящем из раствора соли металла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481155
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4c74

Способ очистки сульфатного скипидара от сернистых соединений

Изобретение может быть использовано в органическом синтезе и фармакологии. Способ очистки сульфатного скипидара от сернистых соединений включает предварительный нагрев сульфатного скипидара до температуры 70-80°С и приведение его в соприкосновение с катализатором при температуре 60-90°С и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485154
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.10.2013
№216.012.729f

Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромсодержащих огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей при утилизации радиоактивных отходов. Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал содержит компоненты в следующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495000
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.8201

Композиционный керамический материал в системе sic-alo для высокотемпературного применения в окислительных средах

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению композиционного материала для высокотемпературного применения на основе тугоплавких бескислородных и оксидных соединений. Техническим результатом изобретения является повышение окислительной и термической стойкости....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498957
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.8207

Шихта керамического материала для высокотемпературного применения в окислительных средах

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению материала для высокотемпературного применения на основе тугоплавких бескислородных и оксидных соединений, характеризующегося высокой прочностью, термической и окислительной стойкостью, стойкостью к термоудару при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498963
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.93d3

Гранулирующий шнековый пресс для формования катализаторных паст

Гранулирующий шнековый пресс для формования катализаторных паст относится к области экструзионного формования высококонцентрированных дисперсных, преимущественно жестких паст с получением зерен различных типоразмеров в технологии катализаторов, сорбентов, а также может быть использован в других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503537
Дата охранного документа: 10.01.2014
Показаны записи 1-10 из 40.
27.01.2013
№216.012.1f4d

Прозрачный керамический материал и способ его получения

Изобретение относится к области получения керамики. Предложенный материал содержит матрицу, выполненную в виде твердого раствора оксида скандия в оксиде иттрия состава YScO, где х=0,25-0,35, и наполнитель, выполненный в виде твердого раствора оксида скандия в иттрий-алюминиевом гранате состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473514
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2015

Состав для обработки стальной или оцинкованной поверхности и способ его получения

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или оцинкованных изделий. Способ обработки стальной или оцинкованной поверхности включает смешивание компонентов состава для формирования защитного адгезионного покрытия, обработку изделий указанным составом и сушку при температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473714
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d7b

Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия и орто-пара конверсии протия

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия и орто-пара конверсии протия. Способ включает получение наночастиц серебра при радиационно-химическом восстановлении ионов серебра из обратномицеллярного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477174
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.3122

Светочувствительный полимерный материал с флуоресцентным считыванием информации

Изобретение относится к области материалов для оптической записи информации, в частности материалов для архивной записи информации, основанной на фотоиндуцированной флуоресценции, с возможностью использования в устройствах оптической памяти, включая трехмерные системы оптической памяти для Read...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478116
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.05.2013
№216.012.3ce4

Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия. Способ включает получение наночастиц металла при восстановлении ионов металла в обратномицеллярном растворе, состоящем из раствора соли металла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481155
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.43b9

Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия и орто-пара конверсии протия

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия и орто-пара конверсии протия. Способ включает получение наночастиц серебра при радиационно-химическом восстановлении ионов серебра из обратномицеллярного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482914
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.06.2013
№216.012.4c74

Способ очистки сульфатного скипидара от сернистых соединений

Изобретение может быть использовано в органическом синтезе и фармакологии. Способ очистки сульфатного скипидара от сернистых соединений включает предварительный нагрев сульфатного скипидара до температуры 70-80°С и приведение его в соприкосновение с катализатором при температуре 60-90°С и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485154
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.59b2

Замещенные о-[ω-(азол-1-ил)алкил]-n-фенилкарбаматы в качестве средств с антиагрегационной активностью, способ их получения (варианты) и фармацевтическая композиция на их основе

Описываются новые замещенные O-[ω-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматы общей формулы I где Z и Y=CH, N или совместно образуют аннелированное кольцо с цепью C-CH-CH-CH=CH-C; или Y=CH, Z означает атом азота, m=1-3; R=Hal, алкил, алкоксикарбонил, сульфамоил, нитро и др., n=0-2, и их фармацевтически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488583
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.10.2013
№216.012.729f

Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромсодержащих огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей при утилизации радиоактивных отходов. Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал содержит компоненты в следующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495000
Дата охранного документа: 10.10.2013
+ добавить свой РИД