一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法

文档序号:162890 发布日期:2021-10-29 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法 (Inorganic fiber foamed ceramic and preparation method thereof ) 是由 李梅 岳耀辉 史新友 王成龙 许妹华 于 2021-08-20 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法,包括:将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合,加热发泡后,继续升温凝胶固化,干燥,煅烧,得到无机纤维泡沫陶瓷;所述发泡剂为铝粉。与现有技术相比,本发明以铝粉为发泡剂,以硅溶胶、铝溶胶为粘结固化剂,添加一定比例的纤维类材料,在高温煅烧时经原料间的高温固相反应,将纤维材料包裹固化,得到低容重的无机纤维泡沫陶瓷,解决了纯纤维类材料易产生的纤维状粉尘,皮肤接触时瘙痒严重的问题,并且通过纤维类材料的添加,提高了泡沫陶瓷产品的隔热性能,同时还可很好的解决泡沫陶瓷产品在生产和使用过程中容易产生的开裂问题,简化了生产工艺,提高了产品性能。(The invention provides a preparation method of inorganic fiber foamed ceramic, which comprises the following steps: mixing a foaming agent, acidic silica sol, acidic alumina sol, inorganic powder, inorganic fiber and a thickening agent, heating for foaming, continuing to heat for gel curing, drying and calcining to obtain inorganic fiber foamed ceramic; the foaming agent is aluminum powder. Compared with the prior art, the inorganic fiber foamed ceramic with low volume weight is obtained by taking aluminum powder as a foaming agent, taking silica sol and aluminum sol as bonding curing agents, adding a certain proportion of fiber materials, and carrying out high-temperature solid-phase reaction between the raw materials during high-temperature calcination to wrap and cure the fiber materials, so that the problems of fibrous dust easily generated by pure fiber materials and severe itching caused by skin contact are solved, the heat insulation performance of a foamed ceramic product is improved by adding the fiber materials, the problem of cracking easily generated in the production and use processes of the foamed ceramic product can be well solved, the production process is simplified, and the product performance is improved.)

一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷技术领域,尤其涉及一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷是具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数,对液体和气体介质有选择透过性,并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料,且孔道呈互相连接的迷宫式三维网状结构的多孔体,在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著,广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。

泡沫陶瓷的制备工艺主要有有机(聚合物)泡沫浸渍工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、溶胶-凝胶工艺、自蔓延高温合成工艺与凝胶注模工艺。目前大部分都采用有机前驱体浸渍工艺制备泡沫陶瓷材料,其预处理过程、添加剂选择、烧结温度的控制都非常麻烦,不仅成本高,而且在有机物燃烧挥发过程中会带来大量的污染。

熊友辉等人公布了一种基于纳米氧化铝的泡沫陶瓷制备方法,通过对纳米氧化铝纤维粉与去离子水及短链两亲有机分子溶液混合,放入球磨罐中研磨搅拌制备稳定的悬浮液,再添加一定比例的不溶于水的有机溶剂充分搅拌后制备“水包油”结构的微乳液,再经过10~15天的干燥,650℃~1600℃的高温煅烧,制备纳米氧化铝泡沫陶瓷。这样制备的泡沫陶瓷具有较高的耐温性能和很好的隔热性能。但该制备工艺复杂,工艺条件较苛刻,生产周期长,不利于产业化生产。

发明内容

有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法,该无机纤维泡沫陶瓷耐高温、强度高、不掉渣、具有较高的耐磨和抗风腐蚀性能,且制备方法简单。

本发明提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法,包括:

将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合,加热发泡后,继续升温凝胶固化,干燥,煅烧,得到无机纤维泡沫陶瓷;

所述发泡剂为铝粉。

优选的,所述铝粉的粒度为300~800目;

所述酸性硅溶胶的pH值为2~4;粒度为10~20nm;SiO2的含量为15~40wt%;

所述酸性铝溶胶中Al/Cl为1.6~2.2;Al2O3的含量为15~30wt%;

所述无机粉料的粒径为500~2000目;所述无机粉料选自氧化铝粉、氧化铝硅粉、氧化锆粉、氧化铬粉、氧化钙粉、氧化镁粉、黏土类粉状材料、煤矸石生料制成的粉料与煤矸石熟料制成的粉料中的一种或多种;

所述无机纤维的长度为0.5~10mm;所述无机纤维选自氧化铝纤维、氧化锆纤维、硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、氧化硅纤维、玻璃纤维、岩棉与矿渣棉中的一种或多种;

所述增稠剂选自淀粉、黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、硅藻土、白炭黑、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠中的一种或多种。

优选的,所述无机粉料的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的80%~99.5%;

所述无机纤维的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.5%~20%;

所述增稠剂的质量为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.2%~2%;

所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶的质量比为0.1~10:1;

所述发泡剂的质量为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶总质量的0.2%~5%;

干料与溶胶的质量比为(1.5~2.5):1;

所述干料为无机粉料、无机纤维与增稠剂;所述溶胶为酸性硅溶胶与酸性铝溶胶。

优选的,所述发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合具体为:

S1)将无机粉料、无机纤维与增稠剂混合得到干料;

将酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合得到溶胶;

S2)将铝粉与溶胶混合,然后加入干料混合。

优选的,所述无机粉料、无机纤维与增稠剂混合的时间为20~200min;

所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合的时间为10~60min;

所述铝粉与溶胶混合的时间为2~20min;

加入干料混合的时间为2~20min。

优选的,混合至体系粘度为500~5000cP再加热发泡;

所述加热发泡的温度为40℃~60℃;加热发泡至体积增大为原体积的2~5倍。

优选的,所述凝胶固化的温度为70℃~100℃;时间为10~30min;

所述干燥具体为先在温度50℃~80℃、湿度40~80RH%的环境中干燥2~10h后脱模,然后在温度80℃~120℃的环境中烘干。

优选的,所述煅烧包括低温段煅烧、中温段煅烧与高温段煅烧;

所述低温段煅烧的温度为80℃~400℃,升温速率为2~10℃/min;

所述中温段煅烧的温度为400℃~1000℃,升温速率为10~50℃/min;

所述高温段煅烧的温度为1000℃~1500℃,升温速率为5~20℃/min,保温时间为30~200min。

本发明还提供了一种上述方法所制备的无机纤维泡沫陶瓷。

优选的,所述无机纤维泡沫陶瓷的体积密度为250~650kg/m3;导热系数(平均600℃)为0.15~0.30W/(m·K);耐压强度为0.3~4.0MPa。

本发明提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法,包括:将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合,加热发泡后,继续升温凝胶固化,干燥,煅烧,得到无机纤维泡沫陶瓷;所述发泡剂为铝粉。与现有技术相比,本发明以铝粉为发泡剂,发泡稳定,成本低,以硅溶胶、铝溶胶为粘结固化剂,通过溶胶的自凝固过程制备有一定强度的坯体;同时,在泡沫陶瓷制备过程中,添加一定比例的纤维类材料,在高温煅烧时经原料间的高温固相反应,将纤维材料包裹固化,得到低容重的无机纤维泡沫陶瓷,解决了纯纤维类材料易产生的纤维状粉尘,皮肤接触时瘙痒严重的问题,并且通过纤维类材料的添加,提高了泡沫陶瓷产品的隔热性能,同时还可很好的解决泡沫陶瓷产品在生产和使用过程中容易产生的开裂问题,简化了生产工艺,提高了产品性能。

实验表明,本发明制备的无机纤维泡沫陶瓷的体积密度为250~650kg/m3,导热系数(平均600℃)为0.15~0.30W/(m·K),耐压强度为0.3~4.0MPa,1600℃的加热永久线变化为-0.8%~-3.0%,抗风蚀性能≥30m/s。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种无机纤维泡沫陶瓷的制备方法,包括:将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合,加热发泡后,继续升温凝胶固化,干燥,煅烧,得到无机纤维泡沫陶瓷;所述发泡剂为铝粉。

其中,本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制,为市售或自制均可。

本发明以铝粉为发泡剂;所述铝粉的粒度优选为300~800目,更优选为300~600目,再优选为300~500目,最优选为300~400目;在本发明提供的实施例中,所述铝粉的粒度优选为325目;所述铝粉的纯度优选为99%以上。

本发明以酸性硅溶胶与酸性铝溶胶为粘结固化剂;所述酸性硅溶胶的pH值优选为2~4,更优选为2.5~3.5;在本发明提供的实施例中,所述酸性硅溶胶的pH值具体为3;所述酸性硅溶胶的粒度优选为10~20nm;所述酸性硅溶胶中SiO2的含量为15~40wt%,更优选为20~40wt%,再优选为25~35wt%;在本发明提供的实施例中,所述酸性硅溶胶中SiO2的含量具体为30wt%。

所述酸性铝溶胶中Al/Cl优选为1.6~2.2;所述酸性铝溶胶中Al2O3的含量优选为15~30wt%;在本发明中,所述酸性铝溶胶优选按照以下方法制备:将盐酸溶液与铝粉混合,加热反应得到;具体制备方法可参照公开号为CN100396631C的中国专利;所述盐酸溶液的浓度优选为8~15wt%;所述盐酸溶液与铝粉的质量比为(88~90):(10~12);所述混合的温度优选为40℃~80℃;所述加热反应的温度优选为80℃~100℃;所述加热反应的时间优选为1~2h。

本发明在泡沫陶瓷中填充的纤维不宜过长,过长不利于分散,也不宜过短,过短的纤维防开裂和抗热震的性能减弱;所述无机纤维的长度优选为0.5~10mm,更优选为1~8mm,再优选为1~6mm;在本发明提供的实施例中,所述无机纤维的长度具体为1~2mm;所述无机纤维优选为氧化铝纤维、氧化锆纤维、硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、氧化硅纤维、玻璃纤维、岩棉与矿渣棉中的一种或多种。

本发明以无机粉料作为无机纤维泡沫陶瓷的填料,与酸性硅溶胶及酸性铝溶胶协同填充于无机纤维间的缝隙中。所述无机粉料的粒度优选为500~2000目,更优选为800~1500目,再优选为800~1200目;在本发明提供的实施例中,所述无机粉料的粒度具体优选为1000目;所述无机粉料可为合成的粉料也可为天然粉料,并无特殊的限制,本发明中优选为氧化铝粉、氧化铝硅粉、氧化锆粉、氧化铬粉、氧化钙粉、氧化镁粉、黏土类粉状材料、煤矸石生料制成的粉料与煤矸石熟料制成的粉料中的一种或多种。

所述增稠剂用于调节体系的粘度以防止粉料沉降及稳定泡沫;所述增稠剂可为天然增稠剂、纤维素类增稠剂、无机增稠剂,也可为合成高分子增稠剂,并无特殊的限制,本发明中优选为淀粉、黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、硅藻土、白炭黑、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠中的一种或多种。

将发泡剂、酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、无机粉料、无机纤维与增稠剂混合;在本发明中优选按照以下步骤进行混合:S1)将无机粉料、无机纤维与增稠剂混合得到干料;将酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合得到溶胶;S2)将铝粉与溶胶混合,然后加入干料混合。其中干料与溶胶的制备并无先后之分。

将无机粉料、无机纤维与增稠剂混合得到干料;所述无机粉料的质量优选为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的80%~99.5%,更优选为82%~99%,再优选为84%~95%,最优选为85%~90%;在本发明提供的实施例中,所述所述无机粉料的质量具体为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的89.5%或87.5%;所述无机纤维的质量优选为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.5%~20%,更优选为3%~18%,再优选为5%~15%,最优选为8%~15%;在本发明提供的实施例中,所述无机纤维的质量具体为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的10%或12%;所述增稠剂的质量优选为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.2%~2%,更优选为0.2%~1.5%,再优选为0.2%~1%,最优选为0.4%~0.8%;在本发明提供的实施例中,所述增稠剂的质量具体为无机粉料、无机纤维与增稠剂总重量的0.5%;所述混合可为搅拌也可为球磨;所述混合的时间优选为20~200min,更优选为50~150min,再优选为80~120min;在本发明提供的实施例中,所述混合的时间具体为100min。

将酸性硅溶胶与酸性铝溶胶混合,得到溶胶;所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶的的质量比优选为(0.1~10):1,更优选为(0.1~5):1,再优选为(0.1~3):1,再优选为(0.1~1):1,最优选为(0.1~0.5):1;在本发明提供的实施例中,所述酸性硅溶胶与酸性铝溶胶的质量比具体为0.2:1;在本发明中,优选在搅拌的条件下,将酸性硅溶胶慢慢加入酸性铝溶胶中混合,得到溶胶;所述混合的时间优选为10~60min,更优选为20~50min,再优选为30~40min;在本发明提供的实施例中,所述混合的时间具体为30min。

将铝粉与溶胶混合;所述铝粉的质量优选为溶胶质量的0.2%~5%,更优选为0.5%~4%,再优选为1%~3%;在本发明提供的实施例中,所述铝粉的质量具体为溶胶质量的2%;所述混合的时间优选为2~20min,更优选为2~15min,再优选为2~10min,最优选为2~8min;在本发明提供的实施例中,所述混合的时间具体为5min。

然后加入干料混合;所述干料与溶胶的质量比优选为(1.5~2.5):1,更优选为(1.6~2.2):1,再优选为(1.8~2):1;在本发明提供的实施例中,所述干料与溶胶的质量比具体为1.8:1或1.9:1;所述混合的时间优选为2~20min,更优选为5~20min,再优选为10~20min;在本发明提供的实施例中,所述混合的时间具体为15min。

混合后得到的体系的粘度优选为500~5000cP,更优选为1000~4000cP,再优选为1500~3000cP,最优选为2000~2500cP;然后将混合后的体系优选浇注至模具中,加热发泡;所述加热发泡的温度优选为40℃~60℃,更优选为45℃~55℃,再优选为50℃;所述加热发泡优选在烘箱、水浴或蒸汽的环境中加热;加热可促进铝粉与酸性组分反应,产生气体,从而在浆料内产生起泡,使得体积增大;在本发明中,优选加热发泡至体积增大为原体积的2~5倍,更优选为3~5倍,再优选为4~5倍;在本发明提供的实施例中,加热发泡具体至体积增大为原体积的4倍或4.5倍。

继续升温凝胶固化,体系中的硅溶胶与铝溶胶在高温和水蒸气挥发的作用下会产生凝胶固化,从而得到无机纤维泡沫陶瓷坯体;所述凝胶固化的温度优选为70℃~100℃,更优选为70℃~90℃,再优选为70℃~80℃;在本发明提供的实施例中,凝胶固化的温度具体为75℃;所述凝胶固化的时间优选为10~30min,更优选为20~30min,再优选为25min。

然后,干燥;所述干燥优选具体为先在温度50℃~80℃、湿度40~80RH%的环境中干燥2~10h后脱模,然后在温度80℃~120℃的环境中烘干;更优选为先在温度60℃~80℃、湿度40~70RH%的环境中干燥4~10h后脱模,然后在温度80℃~120℃的环境中烘干;再优选为先在温度65℃~75℃、湿度40~60RH%的环境中干燥4~8h后脱模,然后在温度80℃~120℃的环境中烘干;最优选为先在温度70℃、湿度50RH%的环境中干燥6h后脱模,然后在温度80℃~120℃的环境中烘干;所述烘干的温度优选为90℃~110℃,更优选为100℃。

最后煅烧,得到无机纤维泡沫陶瓷;所述煅烧优选为分段煅烧,更优选为分三段煅烧即包括低温段煅烧、中温段煅烧与高温段煅烧;所述低温段煅烧的温度优选为80℃~400℃,升温速率优选为2~10℃/min,更优选为4~8℃/min,再优选为4~6℃/min,最优选为5℃/min;所述中温段煅烧的温度优选为400℃~1000℃,升温速率优选为10~50℃/min,更优选为10~40℃/min,再优选为10~30℃/min,最优选为20℃/min;所述高温段煅烧的温度优选为1000℃~1500℃,升温速率优选为5~20℃/min,保温时间优选为30~200min;所述高温段煅烧的温度优选为1000℃~1400℃,更优选为1000℃~1300℃;在本发明提供的实施例中,所述高温段煅烧的温度具体为1000℃~1300℃或1000℃~1200℃;所述高温段煅烧的升温速率优选为10~20℃/min,更优选为15~20℃/min;高温段煅烧升至最高温度后进行保温,所述保温得时间优选为50~200min,更优选为100~200min,再优选为150min。煅烧时,无机粉料、酸性铝溶胶与酸性硅溶胶会发生固相反应,将无机纤维固定于材料内,保证烧结后得到得泡沫陶瓷具有足够的强度,解决纯纤维材料在使用时,对皮肤刺激产生的瘙痒严重的问题,同时也解决纯纤维材料在使用的过程中易脱落,漂浮于空气中造成环境污染的问题。

本发明以铝粉为发泡剂,发泡稳定,成本低,以硅溶胶、铝溶胶为粘结固化剂,通过溶胶的自凝固过程制备有一定强度的坯体;同时,在泡沫陶瓷制备过程中,添加一定比例的纤维类材料,在高温煅烧时经原料间的高温固相反应,将纤维材料包裹固化,得到低容重的无机纤维泡沫陶瓷,解决了纯纤维类材料易产生的纤维状粉尘,皮肤接触时瘙痒严重的问题,并且通过纤维类材料的添加,提高了泡沫陶瓷产品的隔热性能,同时还可很好的解决泡沫陶瓷产品在生产和使用过程中容易产生的开裂问题,简化了生产工艺,提高了产品性能。

本发明还提供了一种上述方法制备的无机纤维泡沫陶瓷;所述无机纤维泡沫陶瓷的体积密度优选为250~650kg/m3;导热系数(平均600℃)优选为0.15~0.30W/(m·K);耐压强度优选为0.3~4.0MPa;1600℃的加热永久线变化优选为-0.8%~-3.0%;抗风蚀性能优选≥30m/s。

本发明提供的无机纤维泡沫陶瓷兼具纤维类材料耐高温、好的优点,又具有泡沫陶瓷材料强度高、不掉渣、耐磨和抗风蚀性能好的优点,是一种优的耐火隔热材料。

为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种无机纤维泡沫陶瓷及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

1.1将氧化铝纤维、氧化铝粉、甲基纤维素3种固体原料放于卧式搅拌器中搅拌,搅拌时间:100min,制备干粉料。

其中:氧化铝纤维的长度为1~2mm,占干粉料的10wt%;

氧化铝粉,1000目,占干粉料的89.5wt%;

增稠剂甲基纤维素占干粉料的0.5wt%。

1.2常温条件下,在搅拌的情况下,将酸性硅溶胶慢慢的加入自制酸性铝溶胶中,搅拌30min,搅拌均匀,制备混合液。

其中:硅溶胶pH:3.0,平均粒径:10nm,SiO2浓度:30wt%;

酸性铝溶胶中Al/Cl为2;Al2O3的含量为25wt%;

酸性硅溶胶与自制酸性铝溶胶的比例为0.2;

1.3常温下,将铝粉加入上述混合液中,加入比例占混合液的2wt%,搅拌时间5min,保证搅拌均匀;其中,铝粉粒度325目;然后加入干粉料,干粉料与混合液的质量比例为1.8,搅拌15min,制备粘度为2000cP的粘稠液体,浇注至模具中。

1.4将上述粘稠液体放于50℃的水浴环境中加热,促进铝粉和酸性组分反应,产生气体,在浆料内产生气泡,使得浆料提交增大至原体积的4倍;继续升温到75℃,放置20min,体系中的硅溶胶和铝溶胶会在高温和水蒸气挥发的的作用下会产生凝胶固化,制备出无机纤维泡沫陶瓷坯体。

1.5制备的坯体在70℃,湿度50RH%的环境中干燥6h后脱模。继续在100℃的环境中烘干至坯体干燥完全。

1.6将干燥的坯体转至煅烧炉中进行煅烧,经低温段(温度范围:80℃~400℃,升温速率5℃/min)、中温段(温度范围:400℃~1000℃,升温速率20℃/min)、高温段(温度范围1000℃~1300℃,升温速率20℃/min,保温时间150min)煅烧后,切割制成380kg/m3氧化铝纤维泡沫陶瓷板。

采用YB-T 4130-2005所述方法测试产品的导热系数(平均600℃)为:0.18W/(m·K),采用GB-T 5072-2008所述方法测试产品耐压强度为1.3MPa,采用GB/T 5988-2007测试产品1600℃的加热永久线变化-1.0%。

实施例2

2.1将高铝纤维、氧化铝粉、甲基纤维素3种固体原料放于卧式搅拌器中搅拌,搅拌时间:100min,制备干粉料。

其中:高铝纤维的长度为1~2mm,占干粉料的12wt%;

氧化铝粉,1000目,占干粉料的87.5wt%;

增稠剂甲基纤维素占干粉料的0.5wt%。

2.2常温条件下,在搅拌的情况下,将酸性硅溶胶慢慢的加入自制酸性铝溶胶中,搅拌:30min,搅拌均匀,制备混合液。

其中:硅溶胶pH:3.0,平均粒径:10nm,SiO2固含量30wt.%;

酸性铝溶胶中Al/Cl为2;Al2O3的含量为25wt%;

其中:混合液中酸性硅溶胶与自制酸性铝溶胶的比例为0.2;

2.3常温下,将铝粉加入上述混合液中,加入比例占混合液的2wt%,搅拌时间5min,保证搅拌均匀;其中,铝粉粒度325目;然后加入干粉料,干粉料与混合液的质量比例为1.9,搅拌15min,制备粘度为2500cP的粘稠液体,浇注至模具中。

2.4将上述粘稠液体放于50℃的水浴环境中加热,促进铝粉和酸性组分反应,产生气体,在浆料内产生气泡,使得料浆提交增大至原体积的4.5倍;继续升温到75℃,放置20min,体系中的硅溶胶和铝溶胶会在高温和水蒸气挥发的的作用下会产生凝胶固化,制备出无机纤维泡沫陶瓷坯体。

2.5制备的坯体在70℃,湿度50RH%的环境中干燥6h后脱模。继续在100℃的环境中烘干至坯体干燥完全。

2.6将干燥后得坯体转至煅烧炉中进行煅烧,经低温段(温度范围:80~400℃,升温速率5℃/min)、中温段(温度范围:400~1000℃,升温速率20℃/min)、高温段(温度范围1000~1200℃,升温速率20℃/min,保温时间150min)煅烧后,切割制成350kg/m3高铝纤维泡沫陶瓷板。

采用YB-T 4130-2005所述方法测试产品的导热系数(平均600℃)为:0.16W/(m·K),采用GB-T 5072-2008所述方法测试产品耐压强度1.1MPa,采用GB/T 5988-2007测试产品1200℃的加热永久线变化-1.1%。

对比例1(不加纤维)

1.1将氧化铝粉、甲基纤维素2种固体原料放于卧室搅拌器中搅拌,搅拌时间:100min,制备干粉料。

其中:氧化铝粉,1000目,占干粉料的99.5wt%。

1.2常温条件下,在搅拌的情况下,将酸性硅溶胶慢慢的加入自制酸性铝溶胶中,搅拌:30min,搅拌均匀,制备混合液。

其中:硅溶胶pH:3.0,平均粒径:10nm,SiO2固含量30wt%;

酸性铝溶胶中Al/Cl为2;Al2O3的含量为25wt%;

其中:混合液中酸性硅溶胶与自制酸性铝溶胶的比例为0.2。

1.3常温下,将铝粉加入上述混合液中,加入比例占混合液的2wt%,搅拌时间5min,保证搅拌均匀;其中,铝粉粒度325目;然后加入干粉料,干粉料与混合液的质量比例为2,搅拌15min,制备粘度为1000cP的粘稠液体,浇注至模具中。

1.4将上述粘稠液体放于50℃的水浴环境中加热,促进铝粉和酸性组分反应,产生气体,在浆料内产生气泡,使得料浆提交增大至原体积的4倍;继续升温到75℃,放置20min,体系中的硅溶胶和铝溶胶会在高温和水蒸气挥发的的作用下会产生凝胶固化,制备出泡沫陶瓷坯体。

1.5制备的坯体在70℃,湿度50RH%的环境中干燥6h后脱模。继续在100℃的环境中烘干至坯体干燥完全。

1.6将干燥后得坯体转至煅烧炉中进行煅烧,经低温段(温度范围:80~400℃,升温速率5℃/min)、中温段(温度范围:400~1000℃,升温速率20℃/min)、高温段(温度范围1000~1300℃,升温速率20℃/min,保温时间150min)煅烧后,制备的泡沫陶瓷板开裂严重。

对比例2

与实施例1采用相同的工艺制备坯体并按相同的方法进行干燥,只是煅烧步骤不同,如下:

低温段、中温段、高温段采用相同的升温速率进行煅烧,升温速率为20℃/min,温度达到1300℃后,保温150min。煅烧后的纤维板有轻微裂纹,切割制成360kg/m3氧化铝纤维泡沫陶瓷板。

采用YB-T 4130-2005所述方法测试产品的导热系数(平均600℃)为:0.22W/(m·K),采用GB-T 5072-2008所述方法测试产品耐压强度0.8MPa,采用GB/T 5988-2007测试产品1600℃的加热永久线变化-1.0%。

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