[發明專利]以稻殼粉末為粘結劑制備氧化鋯中空纖維磚的方法

有效

• 申請號: 202010918966.9
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN114133267B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 王天馳;劉昕宇;戴生伢
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/80;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種以稻殼粉末為粘結劑制備氧化鋯中空纖維磚的方法。所述方法先將稻殼粉末與氧化鋯中空纖維以及低溫粘結劑混合，真空吸濾去除水分后獲得濕胚，再將濕胚干燥后置于馬弗爐中燒結，獲得氧化鋯中空纖維隔熱磚。本發明方法工藝簡單、成本低廉，以稻殼粉末為高溫粘結劑制備的氧化鋯中空纖維磚密度低、保溫耐火性能好、抗壓強度高，并且相較于以鋯膠為高溫粘結劑的傳統工藝，本發明制備的氧化鋯中空纖維磚的抗壓強度提升了2～3倍。

技術領域

本發明屬于耐火材料的制備技術領域，涉及一種以稻殼粉末為粘結劑制備氧化鋯中空纖維磚的方法。

背景技術

氧化鋯中空纖維磚是一種具有低密度低熱導率的隔熱材料。在氧化鋯中空纖維磚的生產過程中往往需要在纖維之間添加高溫粘結劑，使纖維緊密的粘合在一起，增加隔熱磚的強度。傳統的粘結劑一般為鋯膠，這些粘結劑在高溫時形成氧化鋯與纖維結合在一起。但由于氧化鋯熔點較高，要使得氧化鋯纖維緊密的粘結在一起，需要在燒制過程中達到較高的溫度，然而過高的溫度會使得中空氧化鋯纖維收縮變形，導致成品的熱導率有所降低(X.Pang,T.Wang,J.Kong,Fabrication of lightweight ZrO2 fiberboards usinghollow ZrO2 fibers,Ceramics International,46(2020)9103-9108.)。因此需要尋找在較低溫度下可以形成的高溫粘結劑。

稻殼是稻谷在生長過程中形成的天然鞘。稻殼的主要成分是纖維素、木質素和灰分，其含量因品種、氣候和生長地理位置的不同而不同。這種原料在空氣中燃燒得到的白灰中含有87～97％的無定形二氧化硅和一定量的金屬雜質。稻殼在中溫燃燒時會生成無定形的二氧化硅，工業上已經有使用稻殼灰作為水泥的硅源的報道(汪知文,李碧雄.稻殼灰應用于水泥混凝土的研究進展[J].材料導報,2020,34(09):9003-9011.)。

發明內容

本發明的目的是提供一種以稻殼粉末為粘結劑制備氧化鋯中空纖維磚的方法。該方法利用稻殼作為高溫粘結劑，制備的氧化鋯中空纖維隔熱磚具有密度低、熱導率低、抗壓強度高等的特點。

實現本發明目的的技術方案如下：

以稻殼粉末為粘結劑制備氧化鋯中空纖維磚的方法，包括以下步驟：

步驟1：將氧化鋯中空纖維與稻殼粉末均勻混合在低溫粘結劑溶液中，得到氧化鋯棉漿；

步驟2：將氧化鋯棉漿倒入模具，真空吸濾去除水分，得到濕胚；

步驟3：將濕胚干燥獲得干胚；

步驟4：將干胚置于馬弗爐中，升溫至1200～1400℃，保溫1～4h，燒結得到氧化鋯中空纖維磚。

進一步地，步驟1中，所述的稻殼粉末為40～100目稻殼粉末，稻殼粉末的添加量為氧化鋯中空纖維的33～66wt％，優選為50wt％。

步驟1中，所述的低溫粘結劑為本領域常規使用的低溫粘結劑，可以是淀粉、醋酸和聚乙烯醇等。在本發明的具體實施方式中，采用聚乙烯醇為低溫粘結劑，聚乙烯醇的濃度為1g/100ml。

進一步地，步驟2中，真空吸濾氣壓為0.01～0.1MPa，吸濾時間為0.5～3min。

進一步地，步驟3中，所述的干燥溫度為80～150℃，干燥時間5～12h。

進一步地，步驟4中，所述的燒結氣氛為空氣或純氧氣氛。

進一步地，步驟4中，所述的升溫速率為1～5℃/min；燒結溫度為1300℃，保溫時間2h。

本發明以稻殼粉末為高溫粘結劑。稻殼的主要成分為纖維素、木質素以及灰分。其中的纖維素和木質素在有氧環境中燃燒會分解，其灰分中含有大量的無定型硅，在800℃左右即可形成氧化硅。形成的氧化硅粘結在氧化鋯中空纖維之間，使得氧化鋯中空纖維形成具有一定強度的塊體。