[發明專利]一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510252300.3
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104909752A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 周正紅
• 申請（專利權）人: 銅陵宏正網絡科技有限公司
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/80
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 方崢

技術領域

????本發明涉及一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法，屬于陶瓷生產技術領域。

背景技術

傳統的石膏產品由于其機械強度低、耐水性差而使其應用范圍大大受到限制，影響了石膏礦資源的開發和利用，而陶瓷行業由于產品需求量的增加，某些地方原料的供應也日益緊張，以石膏為主要原料生產具有明顯陶瓷特性的石膏陶瓷制品，也越來越受到大眾的喜愛。但是陶瓷材料的致命弱點是脆性，在外力作用下，在材料表面或內部微裂紋尖端產生應力集中，裂紋擴展形成表面能以消耗能量，因而裂紋的擴展速度極其迅速，往往在瞬間就使陶瓷材料遭到災難性的破壞。根據復合材料理論，當裂紋擴展遇到遇到纖維時，通過纖維與基體界面的脫離來吸收能量，緩和應力集中；部分纖維在張應力作用下發生斷裂而從基體中拔出時，也將吸收較大的能量。因此，纖維增強陶瓷基復合材料是一種有效解決陶瓷材料脆性的途徑。

氧化鋁纖維具有突出的耐高溫性能，絕熱性好、熱容量小，良好的耐化學腐蝕性能，與基體的浸潤性良好，界面反應較小，所以氧化鋁纖維增強陶瓷基復合材料具有良好的耐高溫性能和較高的斷裂韌性，復合材料的力學性能、耐磨性、硬度均有提高，熱膨脹系數降低，并且氧化鋁纖維經過抗氧化處理，所以在高溫氧化環境下長時間工作，不會因為發生氧化而形成在耐性斷裂，并且成本相對較低，是一種最有潛力的耐高溫、斷裂材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法，廣泛的利用石膏資源，為降低陶瓷行業能耗開辟了一條新途徑。

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：

一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法，由下列重量份的原料制成：石膏50-70、硫酸鋇10-12、改性氧化鋁纖維10-15、鋁粉3-5、過硫酸銨0.01-0.03、苯乙烯4-6、過氧化二異丙苯0.1-0.3、羥丙基纖維素1-2、聚乙烯蠟1-3、瓷土8-10、乙醇20-30、去離子水30-50；

所述改性氧化鋁纖維的制備方法是：將氧化鋁纖維在丙酮中浸泡1-2小時，取出后用蒸餾水沖洗2-3次，烘干備用；將10-15重量份的鈦酸四丁酯和150-180重量份的乙醇混合加到帶有磁力攪拌器的燒瓶中，將2-3重量份的去離子水、0.2-0.4重量份的鹽酸和2-5重量份的乙醇充分混合，緩慢滴加到燒瓶中，再加入2-4重量份的氧化鉬粉末，攪拌30-40分鐘，將備用的氧化鋁纖維加到凝膠中在真空度為0.09-0.1MPa下浸漬1-2小時，取出后于70-80°C下烘干，如此反復操作2-3次，最后在高純氬氣的保護下于500-600°C下高溫反應1-2小時即可。

本發明所述一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）將石膏、瓷土和硫酸鋇加到球磨機中，以氧化鋁求作為球磨介質，料球比為1:2，再將苯乙烯、過硫酸銨加到乙醇和去離子水的混合溶液中，溶解后加入聚乙烯蠟、羥丙基纖維素和改性氧化鋁纖維攪拌均勻后加到球磨機中，球磨20-40分鐘；

（2）將球磨得到的漿料抽真空，抽2-5分鐘后向漿料中加入過氧化二異丙苯繼續攪拌均勻，再將漿料注入到疊層玻璃模具中后在真空干燥箱內于60-80°C下干燥1-2小時；

（3）將步驟（2）中的濕坯脫模在室溫下自然干燥1-2天，然后在95-100°C溫度下，濕度在60-70%的條件下干燥1-2天，將剩余的成分裝入等離子噴涂送粉裝置在坯體表面噴涂均勻；

（4）將步驟（3）的坯體在室溫下以3-5°C/min的速率升溫至200°C，再以1-2°C/min的速率升溫至600°C，恒溫保持1-2小時后放置于真空燒結爐中，在800-1000°C的溫度下燒結3-4小時，即可得到。

本發明的優點是：本發明添加的經過抗氧化處理的氧化鋁纖維作為陶瓷的增強相具有增強陶瓷韌性、力學性能、耐磨性、硬度和耐高溫的特性，添加的硫酸鋇在高溫煅燒下不變色，使陶瓷白度增強，密度均勻，光澤性好，表面平滑的作用。

具體實施方案

下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。

一種氧化鋁纖維增強石膏陶瓷基復合材料及其制備方法，由下列重量份（公斤）的原料制成：石膏66、硫酸鋇12、改性氧化鋁纖維15、鋁粉4、過硫酸銨0.02、苯乙烯5、過氧化二異丙苯0.2、羥丙基纖維素2、聚乙烯蠟3、瓷土9、乙醇30、去離子水50；