[发明专利]耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于尖晶石和石墨烯技术领域。具体涉及一种耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法。

背景技术

含碳耐火材料具有耐火度高、导热性和导电性均好、荷重变形温度和高温强度优异、抗渣性和抗热震性都比其他耐火材料好的优点，得到了耐火材料工作者的普遍关注，并在一些高温领域得到实际应用。然而，石墨的与水不润湿性限制了其在耐火材料、尤其是不定形耐火材料中的应用，难以充分发挥碳素材料优良的抗侵蚀性及导热性能。

石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，具有比表面积大、机械强度高、导热性能好等优良特性，自发现以来，就吸引了各个领域科技工作者的研究兴趣。然而，石墨烯在耐火材料，尤其是不定形耐火材料中的应用，仍存在一些问题，比如石墨烯高昂的价格；纳米材料普遍存在的分散性问题，尤其是石墨烯的与水不润湿性；石墨烯巨大的比表面积所带来的易氧化问题等。上述问题严重影响石墨烯的应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法，用该方法制备的尖晶石/石墨烯复合粉体的抗氧化性强和分散性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将片状氧化石墨按照0.5~10 g/L的浓度加入到去离子水中，超声处理30~120min，制得氧化石墨烯分散液；然后按照氧化石墨烯分散液与尖晶石微粉的质量比为1︰1~100，向氧化石墨烯分散液中加入尖晶石微粉，制得含尖晶石的氧化石墨烯料浆；再将含尖晶石的氧化石墨烯料浆超声处理60~300min，在60~80℃条件下搅拌30~90min，冷冻干燥或超临界干燥处理，得到干燥料；最后将干燥料置于三辊研磨机中研磨10~30min，即得耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体。

所述尖晶石微粉的粒径小于0.045mm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本发明通过对主要原料组分的调整及关键工艺的调节，实现了尖晶石微粉与石墨烯的复合，提高了石墨烯本身在耐火材料中的分散性；

2、本发明借助复合结构的形成，提高了石墨烯的抗氧化性；

3、本发明所制备的尖晶石/石墨烯复合粉体作为原料，有助于制备出综合性能优良的含碳耐火材料。

因此，本发明制备的尖晶石/石墨烯复合粉体具有抗氧化性强和分散性好的特点，所制备的尖晶石/石墨烯复合粉体作为原料，有助于制备出综合性能优良的含碳耐火材料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

本具体实施方式中所述尖晶石微粉的粒径小于0.045mm，实施例中不再赘述。

实施例1

一种耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法。先将片状氧化石墨按照5~8g/L的浓度加入到去离子水中，超声处理70~90min，制得氧化石墨烯分散液；然后按照氧化石墨烯分散液与尖晶石微粉的质量比为1︰80~100，向氧化石墨烯分散液中加入尖晶石微粉，制得含尖晶石的氧化石墨烯料浆；再将含尖晶石的氧化石墨烯料浆超声处理200~300min，在60~80℃条件下搅拌60~90min，超临界干燥处理，得到干燥料；最后将干燥料置于三辊研磨机中研磨10~30min，即得耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体。

实施例2

一种耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法。先将片状氧化石墨按照2~6 g/L的浓度加入到去离子水中，超声处理30~50min，制得氧化石墨烯分散液；然后按照氧化石墨烯分散液与尖晶石微粉的质量比为1︰1~15，向氧化石墨烯分散液中加入尖晶石微粉，制得含尖晶石的氧化石墨烯料浆；再将含尖晶石的氧化石墨烯料浆超声处理60~120min，在60~80℃条件下搅拌30~50min，冷冻干燥处理，得到干燥料；最后将干燥料置于三辊研磨机中研磨10~30min，即得耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体。

实施例3