[发明专利]一种具有莫来石结构的陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有莫来石结构的陶瓷，其特征在于：所述陶瓷含有晶态的Al₄B₂O₉相和非晶二氧化硅；其中非晶二氧化硅占陶瓷总质量的18％及以上；所述陶瓷的密度小于2.8g/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种具有莫来石结构的陶瓷，其特征在于：所述陶瓷为连续的陶瓷纤维，且陶瓷纤维的直径为7～15μm，密度为2.5～2.8g/cm³，单丝拉伸强度为1.2～1.8GPa，弹性模量为140～180GPa。

3.根据权利要求1所述的一种具有莫来石结构的陶瓷，其特征在于：所述具有莫来石结构的陶瓷中，Al与B的摩尔比为3:1、Al与Si的摩尔比为3:0.75-1.25。

4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述一种具有莫来石结构的陶瓷的方法，其特征在于；包括下述步骤：

步骤一 前驱体溶胶的制备

按设定比例配取硼源、铝源、硅源；将三者加入溶剂中混合均匀，调整粘度后进行脱气处理，得到前驱体溶胶；

步骤二 制丝

以步骤一所得前驱体溶胶为原料；进行制丝；得到前驱体纤维；

步骤三 热处理

对步骤二所得前驱体纤维进行热处理，得到具有莫来石结构的陶瓷；所述热处理的制度为：

先升温至600-800℃，保温0.5～2h，然后将产品取出置于室温环境下自然冷却；之后再升温至800～1000℃，保温0.2-1h；室温环境下自然冷却，得到具有莫来石结构的陶瓷。

5.根据权利要求4所述的一种具有莫来石结构的陶瓷的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤A

将一定质量的添加硼酸的次乙酸铝和/或其他铝盐加入酒精和去离子水组成的混合溶剂中，溶解后加入一定配比的正硅酸乙酯，混合溶液在35-45℃条件下搅拌8-12h，得到无色透明的铝硅复合前驱体溶胶；

步骤B

将前驱体溶胶在35-45℃条件下进行浓缩，浓缩至用玻璃棒可拉丝的状态后使用高速离心机进行离心脱气，得到无色半透明的纺丝液；

步骤C

将步骤B所得纺丝液转移至带喷头的储液槽中，采用干法纺丝技术进行纺丝，得到连续的前驱体纤维采用滚筒收集；

步骤D

将步骤C得到的前驱体纤维以2～5℃/min的升温速度升温至600-800℃，保温0.5～2h，为防止纤维中晶粒长大过快而影响其力学性能，将纤维取出在室温环境下自然冷却后，再升温至800～1000℃，保温0.2～1h，室温环境下自然冷却，得到具有莫来石结构的陶瓷纤维。

6.根据权利要求5所述的一种具有莫来石结构的陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤A中，添加硼酸的次乙酸铝的化学式为Al(OH)₂(OOCCH₃)·1/3H₃BO₃，其他铝盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、异丙醇铝中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的一种具有莫来石结构的陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤A中，次乙酸铝和正硅酸乙酯的质量比为1：0.36-0.6，混合溶剂中酒精和去离子水按质量比为1-1.5:1，次乙酸铝和混合溶剂的质量比为1:5.2-7.4。

8.根据权利要求6所述的一种具有莫来石结构的陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤A所用正硅酸乙酯中，SiO₂的质量百分含量为28％。