[发明专利]微波膨化所用改性硅酸铝陶瓷纤维毯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波膨化复合材料的制备方法，特别是涉及一种微波膨化所用改性硅酸铝陶瓷纤维毯的制备方法。

背景技术

膨胀石墨是一种软质新型碳素材料，其不仅具备天然石墨所有的耐热、耐辐射、耐腐蚀、导电、自润滑等优良特性，同时还具备天然石墨所不具备的轻质、柔软、多孔吸附、压缩回弹等特性。因而，膨胀石墨作为一种优良的工程材料，已在石油化工、电力、冶金、机械等行业中得到广泛应用。

目前，膨胀石墨的工业化生产多采用高温膨化工艺，即通过高温炉加热对可膨胀石墨进行膨化，但该工序存在工业高温炉占地面积大、高温炉升温时间长、能源消耗大和生产成本高的缺点。与上述高温膨化技术相比，采用微波对可膨胀石墨进行膨化，可在线调控微波加热功率、膨化时间等参数，继而保障可膨胀石墨的膨化效率，因而微波膨化具有连续可控、高效和节能的突出优点。

微波生产膨胀石墨过程中会产生瞬时900℃的高温，现有微波设备所用的传送带材料，难以完全满足耐高温、透微波、拉伸强度和弯曲强度高的要求，从而限制了微波设备的连续化生产，致使微波法制备膨胀石墨的生产规模较小。因此，开发一种新型耐高温、透微波、高拉伸强度和高弯曲强度的复合材料，保证微波膨化设备的连续运行，是提高膨胀石墨生产效率的重要举措。

目前，微波设备中常用的传送带材料有聚四氟乙烯、改性聚丙烯等。这种有机材质的传送带可以满足透微波的要求，但无法承受900℃的高温。有研究报道了一种硅酸铝材质的膨化盒，可满足瞬时高温的工序要求，但其强度低、韧性差，使用过程中易损坏，因而不能有效保障膨胀石墨生产的连续性。

硅酸铝陶瓷纤维毯的导热率低、热容量小，其具有耐高温、化学稳定性好、热稳定性优良等优点，能够满足作为传送带材料耐高温和透微波的要求；但其制备通常采用双面针刺成型工艺，故而拉伸强度和弯曲强度较差，无法直接铺设在传送带上以满足膨化设备连续运行的要求。

聚醚砜是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，其物理、化学性能稳定，透微波性能好，具有优异的高温抗蠕变性和优良的耐热性，在高温条件下仍能保持其稳定的物理化学特性，但其抗300℃以上高温的性能有限。三氧化二铝粉是一种综合性能优良的陶瓷材料，其耐高温性能优良，物理化学性能稳定，并且透微波性能优良。若采用三氧化二铝-聚醚砜混合溶液对硅酸铝陶瓷纤维毯进行浸涂改性，使三氧化二铝粉和聚醚砜浸渍到硅酸铝陶瓷纤维毯中，制备改性硅酸铝陶瓷纤维毯，提高硅酸铝陶瓷纤维毯的拉伸强度和弯曲强度，从而将推进硅酸铝陶瓷纤维毯在连续微波膨化工序中的应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种微波膨化所用改性硅酸铝陶瓷纤维毯的制备方法。该发明制备的改性硅酸铝陶瓷纤维毯，提高了硅酸铝陶瓷纤维毯的拉伸强度和弯曲强度，制备工艺简单、操作简便，制备成本低。

本发明的制备方法如下：

（1）三氧化二铝-聚醚砜混合溶液的配制：

①原料：

原料包括：N,N-二甲基乙酰胺、聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、三氧化二铝粉，其中三氧化二铝粉的粒径为1.5μm；上述各原料用量有如下质量比例关系：N,N-二甲基乙酰胺：聚醚砜：聚乙烯吡咯烷酮：三氧化二铝 = 50：5~8：0.2~1.4：2~5。

②三氧化二铝-聚醚砜混合溶液的配制：

a、上述各种原料的加入顺序是：首先加入N,N-二甲基乙酰胺，然后加入聚醚砜，再加入聚乙烯吡咯烷酮，最后是三氧化二铝粉；

b、首先将50g N,N-二甲基乙酰胺倒入烧杯中，然后将5~8g聚醚砜加入到N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，在80℃~120℃下磁力搅拌使聚醚砜充分溶解，之后将0.2~1.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中，控制溶液温度为80℃~120℃，磁力搅拌，待聚乙烯吡咯烷酮粉末充分溶解后，再向上述混合溶液中加入2~5g的三氧化二铝粉，超声振荡10~15 min，确保三氧化二铝在溶液中分散均匀，即得三氧化二铝-聚醚砜混合溶液；

（2）改性硅酸铝陶瓷纤维毯的制备：

a.首先将4~7mm厚的市售硅酸铝陶瓷纤维毯平铺在光滑的玻璃板上，然后将上述三氧化二铝-聚醚砜混合溶液缓缓倾倒在陶瓷纤维毯上，并用玻璃棒轻刮溶液，使溶液在陶瓷纤维毯上均匀分布，并保证陶瓷纤维毯被三氧化二铝-聚醚砜混合溶液充分浸湿；