[發(fā)明專利]一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810317502.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108395216A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬運(yùn)柱;宋曉雷;王娟;劉文勝;徐書(shū)恒;劉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/01
• 分類號(hào): C04B35/01;C04B35/622;D01F9/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷，其特征在于：所述陶瓷含有晶態(tài)的Al₄B₂O₉相和非晶二氧化硅；其中非晶二氧化硅占陶瓷總質(zhì)量的18％及以上；所述陶瓷的密度小于2.8g/cm³。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷，其特征在于：所述陶瓷為連續(xù)的陶瓷纖維，且陶瓷纖維的直徑為7～15μm，密度為2.5～2.8g/cm³，單絲拉伸強(qiáng)度為1.2～1.8GPa，彈性模量為140～180GPa。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷，其特征在于：所述具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷中，Al與B的摩爾比為3:1、Al與Si的摩爾比為3:0.75-1.25。

4.一種制備如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷的方法，其特征在于；包括下述步驟：

步驟一 前驅(qū)體溶膠的制備

按設(shè)定比例配取硼源、鋁源、硅源；將三者加入溶劑中混合均勻，調(diào)整粘度后進(jìn)行脫氣處理，得到前驅(qū)體溶膠；

步驟二 制絲

以步驟一所得前驅(qū)體溶膠為原料；進(jìn)行制絲；得到前驅(qū)體纖維；

步驟三 熱處理

對(duì)步驟二所得前驅(qū)體纖維進(jìn)行熱處理，得到具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷；所述熱處理的制度為：

先升溫至600-800℃，保溫0.5～2h，然后將產(chǎn)品取出置于室溫環(huán)境下自然冷卻；之后再升溫至800～1000℃，保溫0.2-1h；室溫環(huán)境下自然冷卻，得到具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷的制備方法，其特征在于：包括下述步驟：

步驟A

將一定質(zhì)量的添加硼酸的次乙酸鋁和/或其他鋁鹽加入酒精和去離子水組成的混合溶劑中，溶解后加入一定配比的正硅酸乙酯，混合溶液在35-45℃條件下攪拌8-12h，得到無(wú)色透明的鋁硅復(fù)合前驅(qū)體溶膠；

步驟B

將前驅(qū)體溶膠在35-45℃條件下進(jìn)行濃縮，濃縮至用玻璃棒可拉絲的狀態(tài)后使用高速離心機(jī)進(jìn)行離心脫氣，得到無(wú)色半透明的紡絲液；

步驟C

將步驟B所得紡絲液轉(zhuǎn)移至帶噴頭的儲(chǔ)液槽中，采用干法紡絲技術(shù)進(jìn)行紡絲，得到連續(xù)的前驅(qū)體纖維采用滾筒收集；

步驟D

將步驟C得到的前驅(qū)體纖維以2～5℃/min的升溫速度升溫至600-800℃，保溫0.5～2h，為防止纖維中晶粒長(zhǎng)大過(guò)快而影響其力學(xué)性能，將纖維取出在室溫環(huán)境下自然冷卻后，再升溫至800～1000℃，保溫0.2～1h，室溫環(huán)境下自然冷卻，得到具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷的制備方法，其特征在于：步驟A中，添加硼酸的次乙酸鋁的化學(xué)式為Al(OH)₂(OOCCH₃)·1/3H₃BO₃，其他鋁鹽選自氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、異丙醇鋁中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷的制備方法，其特征在于：步驟A中，次乙酸鋁和正硅酸乙酯的質(zhì)量比為1：0.36-0.6，混合溶劑中酒精和去離子水按質(zhì)量比為1-1.5:1，次乙酸鋁和混合溶劑的質(zhì)量比為1:5.2-7.4。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有莫來(lái)石結(jié)構(gòu)的陶瓷的制備方法，其特征在于：步驟A所用正硅酸乙酯中，SiO₂的質(zhì)量百分含量為28％。