[發明專利]一種熔融石英陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202110521873.7
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113149627A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 黃學輝;張永翠
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;C04B35/634
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明屬于熔融石英陶瓷材料制備領域，尤其涉及一種熔融石英陶瓷及其制備方法。所述石英陶瓷由有機單體與交聯劑經交聯反應將熔融石英顆粒原位固化后燒結而成；其中，所述有機單體為N?乙烯基吡咯烷酮（NVP），交聯劑為二烯丙基酒石酸二酰胺（DAT）。本發明經過料漿制備、注凝固化、燒結成型等步驟制備得到熔融石英陶瓷，通過引發劑引發漿料中有機單體原位聚合固化原料顆粒形成結構均勻的三維交聯網狀結構，制備出的產品具有理想的致密度和機械強度，能夠滿足制備大尺寸及厚實制品的需求。

技術領域

本發明屬于熔融石英陶瓷材料制備領域，尤其涉及一種熔融石英陶瓷及其制備方法。

背景介紹

熔融石英陶瓷又稱石英陶瓷、石英玻璃陶瓷，因其具有熱膨脹系數小、熱震穩定性好、電性能好、耐化學侵蝕等優良性能廣泛應用于航空、化工、能源等多個領域。

目前，應用于熔融石英陶瓷制備的成型方法主要有模壓成型、冷等靜壓成型、注漿成型、注凝成型、熱壓鑄成型等。應用比較普遍地是注漿成型，但是此種成型工藝存在吃漿速度慢的問題，導致在制備大尺寸及厚實制品時，存在結構和性能不均勻的問題并使生產成本增高。由于注凝成型技術成本低、坯體強度高，適合制作超大尺寸產品而廣受青睞，但是目前注凝成型所制備的陶瓷材料強度和致密性明顯偏低，尤其是在加工制備工程中容易產生料漿不均勻和析晶的問題，從而降低陶瓷制品尤其是大尺寸陶瓷制品的品質。

發明內容

針對熔融石英陶瓷的生產現狀，為解決上述問題，本發明提供了一種熔融石英陶瓷及其制備方法。

本發明的技術方案是：提供一種熔融石英陶瓷，所述石英陶瓷由有機單體與交聯劑經交聯反應將熔融石英顆粒原位固化后燒結而成；

其中，所述有機單體為N-乙烯基吡咯烷酮（NVP），交聯劑為二烯丙基酒石酸二酰胺（DAT）。

本發明還提供一種熔融石英陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

（1）預混液配制：將有機單體和交聯劑按照質量比20～40：1的比例攪拌溶解，制備得到預混液；

（2）料漿制備：將原料及（1）中配制好的預混液進行研磨后加入熔融石英細顆粒繼續研磨制成料漿；

（3）料漿處理：向（2）中制備好的料漿中加入熔融石英顆粒骨料和引發劑，隨后真空除氣；

（4）注模成型：將步驟（3）處理好的料漿注入模具后進行加熱固化得到熔融石英陶瓷坯體；

（5）燒結：將步驟（4）制備的熔融石英陶瓷坯體進行燒結得到所述熔融石英陶瓷。

進一步地，步驟（2）所述原料包括熔融石英粗顆粒42～60wt%、去離子水8～18wt%、分散劑1～10wt%、調節劑2～15wt%、燒結助劑9～15wt%。

進一步地，步驟（2）所述原料、預混液、熔融石英細顆粒的質量比為50-60：6-10：30-40。

進一步地，步驟（3）所述熔融石英顆粒骨料的添加量為所述料漿的10～15wt%，所述引發劑占料漿質量1～3wt%。

進一步地，步驟（3）所述料漿處理中的熔融石英粗顆粒粒徑：10～30目，細顆粒尺寸：200～300目，骨料顆粒尺寸：150～200目。

進一步地，所述引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的至少一種。

進一步地，所述調節劑為鹽酸、乳酸、檸檬酸、四甲基氫氧化銨、氨水中的一種或幾種。

進一步地，所述分散劑為聚丙烯酸銨、檸檬酸銨和馬來酸酐共聚物中的一種或幾種。

進一步地，所述燒結助劑為氮化硅、硼酸、碳化硼中的一種或幾種。

本發明的有益效果是：