[发明专利]一种混杂纤维增强轻质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料，特别是一种混杂纤维增强轻质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

专利号为CN200410026753.6的专利公布了一种制备轻质陶瓷板的方法，在矿物原料中加入烧失量为10％～15％的膨石粉，使砖坯内部形成气孔，制成密度为0.7～0.9g/cm3多孔陶瓷材料。但多孔陶瓷材料普遍具有韧性低、脆性大、易开裂的缺点，限制了此类材料的应用范围。通过单一品种纤维增强的方法可以提高材料的韧性，但提高的程度有限，且增加了材料的成本。如何制备低成本、高性能的轻质多孔陶瓷材料是目前的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混杂纤维增强轻质陶瓷材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种混杂纤维增强轻质陶瓷材料，按重量百分比该材料包括以下组分：

固体废料        50％～75％

成孔剂          20％～49％

固化改良剂      0.1％～2％

混杂纤维        0.1％～5％

制备混杂纤维增强轻质陶瓷材料的方法为：将固体废料、成孔剂、固化改良剂破碎混合，湿法球磨，然后将混合比例为(0.2-1)∶(0.2-1)的两种耐高温纤维加入混合物中继续搅拌，经过干燥造粒，干压成型后，经过烧制、冷加工后，生成含均匀封闭微孔的轻质纤维增强陶瓷材料制品。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明采用了混杂纤维增强技术，充分发挥不同品种纤维在材料结构中的增强、增韧和阻裂效应，提高了多孔陶瓷材料的力学性能和耐久性。在相同纤维掺量的情况下，混杂纤维增强的轻质陶瓷材料具有比单一品种纤维增强时更高的性能。本发明的原材料来源广泛，使用大量固体废料。本发明具有低成本、低密度、耐高温、耐腐蚀、高抗裂、抗冲击、生态环保等特点。

具体实施方式

本发明混杂纤维增强轻质陶瓷材料，按质量百分比该材料包括以下组分：

固体废料            50％-75％

成孔剂              20％-49％

固化改良剂          0.1％-2％

混杂纤维            0.1％-5％

在上述各组分中，固体废料为废淤泥和/或废粉煤灰和/或废陶瓷碎片和/或废矿渣，淤泥的氧化铝含量为14％～28％，氧化硅含量为55％～78％，陶瓷碎片为上釉或不上釉的废陶瓷。成孔剂为白云石和/或石灰石和/或陶土。固化改良剂是硼和/或碳和/或二氧化硅和/或碳化硅。混杂纤维为两种不同品种的纤维混合物，混合比例为(0.2-1)∶(0.2-1)，纤维长度为2mm～10mm，纤维直径为10μm-20μm。纤维品种分为氧化铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维等耐高温纤维。

制备本发明混杂纤维增强陶瓷材料的方法为：将固体废料、成孔剂、固化改良剂破碎混合，湿法球磨16小时-24小时，然后将混合比例为(0.2-1)∶(0.2-1)的两种纤维加入混合物中继续搅拌5分钟～10分钟，经过干燥造粒，干压成型后，经过1100℃-1250℃烧制，冷加工后，生成含均匀封闭微孔的轻质混杂纤维增强陶瓷材料制品。

在上述制备方法中，成型方法为离心旋转法、挤压法、干压法、塑压法。烧成设备为梭式窑、辊道窑、多孔推板窑。

下面结合实施例进一步说明本发明，本发明不限于这些实施例。

实施例1

选取氧化铝含量19％、氧化硅含量62％的废陶瓷碎片54％，白云石12％，石灰石6％，陶土28％，添加0.5％二氧化硅微粉，破碎混合，球磨24小时，添加0.5％的混杂纤维后继续搅拌5分钟，经过压滤、干燥、造粒、离心旋转成球，干燥后经过1170℃烧成，制成容重0.5g/cm3的陶瓷材料制品。抗折强度10MPa，在-20℃～20℃水中各冻融9小时，15次循环，无损坏现象，证明其抗冻性优良。混杂纤维为混合比例为1∶1的氧化铝纤维和玄武岩纤维。

实施例2

选取氧化铝含量14％、氧化硅含量71％的废矿渣20％，淤泥20％，粉煤灰10％，白云石20％，石灰石4％，陶土26％，破碎混合，球磨20小时，添加2％的混杂纤维后继续搅拌8分钟，经过干燥造粒，干压成型后经1160℃烧成，再冷加工制成800×800×30mm平板陶瓷材料制品。制品容重0.6g/cm3，抗折强度9MPa，在-20℃～20℃水中各冻融9小时，15次循环，无损坏现象，证明其抗冻性优良。混杂纤维为混合比例为1∶1莫来石纤维和玄武岩纤维。

实施例3