一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法技术

本发明专利技术属于材料领域，尤其涉及一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，该方法包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到湿坯中，之后再向湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶，所述pH调节剂为碱液；c)将湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。在本发明专利技术中，通过依次向湿坯中浸渍无机结合剂和pH调节剂，可促使浸渍到陶瓷纤维坯体中的无机结合剂提前凝结为硅凝胶，从而使其可与陶瓷纤维牢固地粘结在一起，避免后续干燥过程中无机结合剂随水分挥发迁移，保证材料内外强度一致。

A preparation method of inorganic bonded ceramic fiber material

The invention belongs to the field of materials, in particular to a preparation method of inorganic binding ceramic fiber materials. The method comprises the following steps: a) beating ceramic fibers in water, then dehydrating and forming wet blanks; b) immersing inorganic binder into wet blanks, then impregnating pH regulator into wet blanks to form a wet gel blank, and the inorganic binder is alkaline silica sol. And / or water glass, the pH regulator is an acid solution, or the inorganic binder is an acidic silica sol, the pH regulator is a lye; c) drying the wet gel blank to obtain inorganic binding ceramic fiber material. In the invention, the inorganic binder and pH regulator are impregnated in the wet blanks, and the inorganic binder immersed in the ceramic fiber body can be coagulated into silicon gel in advance, so that it can be firmly bonded with the ceramic fiber, so as to avoid the volatilization and migration of the inorganic binder in the subsequent drying process, and to ensure the consistency of the inside and outside strength of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法
本专利技术属于材料领域，尤其涉及一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法。
技术介绍
陶瓷纤维材料具有优异的绝热性能和力学性能，是窑炉背衬隔热优选材料。传统陶瓷纤维材料通常通过添加淀粉、纤维素等有机结合剂提高强度，有机结合剂在高温条件下会碳化、燃烧，并伴有异味产生，对环境及人体健康造成危害。随着国家对各行业节能降耗、安全环保等方面工作力度的加大，市场对于采用无机材料作为结合剂制备的陶瓷纤维材料的需求正逐步加大，这种纤维材料不含任何有机物，高温下无烟、无味。无机结合陶瓷纤维材料通常经过配料、成型、烘干等工序制成，由于烘干时会使材料内部的水分会向外蒸发，从而不可避免的造成材料内部的无机结合剂伴随着水分向外迁移，进而使烘干后得到的无机结合陶瓷纤维材料易出现表层硬中间软的现象。因此，如何提高无机结合陶瓷纤维材料的硬度均匀性，是该领域目前亟待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，采用本专利技术方法制备的陶瓷纤维材料内外硬度均匀一致。本专利技术提供了一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到所述湿坯中，之后再向所述湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶，所述pH调节剂为碱液；c)将所述湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。优选的，步骤a)中，所述陶瓷纤维的直径为2～5μm。优选的，步骤a)中，所述打浆的转速为500～1000r/min；所述打浆的时间为15～20min。优选的，步骤a)中，所述脱水成型的方式为真空吸滤；所述真空吸滤的真空度为400～550mmHg；所述真空吸滤的时间为5～10s。优选的，步骤b)中，所述无机结合剂的浓度为20～40wt％。优选的，所述无机结合剂与所述陶瓷纤维的质量比为(20～40)：(60～80)。优选的，步骤b)中，所述酸液中H+的浓度为0.1～1mol/L；所述碱液中OH-的浓度为0.1～1mol/L；所述无机结合剂与pH调节剂的质量比为100：(1～3)。优选的，步骤b)中，所述酸液包括醋酸溶液、草酸溶液、磷酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或多种；所述碱液包括氨水和/或氢氧化钠溶液。优选的，步骤b)中，所述静置的温度为15～35℃；所述静置的时间为10～20min。优选的，步骤c)中，所述干燥的温度为80～120℃；所述干燥的时间为10～24h。与现有技术相比，本专利技术提供了一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法。本专利技术提供的制备方法包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到所述湿坯中，之后再向所述湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶，所述pH调节剂为碱液；c)将所述湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。在本专利技术中，通过依次向湿坯中浸渍无机结合剂和pH调节剂，可促使浸渍到陶瓷纤维坯体中的无机结合剂提前凝结为硅凝胶，从而使其可与陶瓷纤维牢固地粘结在一起，避免后续干燥过程中无机结合剂随水分挥发迁移，保证材料内外强度一致。实验结果表明：采用本专利技术方法制备的无机结合陶瓷纤维材料的表面硬度和断面硬度一致。具体实施方式下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到所述湿坯中，之后再向所述湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶和/或酸性水玻璃，所述pH调节剂为碱液；c)将所述湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。在本专利技术提供的制备方法中，首先将陶瓷纤维在水中打浆。其中，所述陶瓷纤维包括但不限于普通型陶瓷纤维、高纯型陶瓷纤维、高铝型陶瓷纤维、含锆型陶瓷纤维和莫来石型陶瓷纤维中的一种或多种；所述陶瓷纤维的直径优选为2～5μm，具体可为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm；所述陶瓷纤维和水的质量比优选为(60～80)：(3000～5000)，具体可为60:3000、70:4500或80:5000；所述打浆的转速优选为500～1000r/min，具体可为500r/min、550r/min、600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min；所述打浆的时间优选为15～20min，具体可为15min、15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min、19.5min或20min；所述打浆优选在伏特打浆机中进行。打浆结束后，对得到纤维浆料进行脱水成型。其中，所述脱水成型的方式优选为真空吸滤；所述真空吸滤的真空度优选为400～550mmHg，具体可为400mmHg、410mmHg、420mmHg、430mmHg、440mmHg、450mmHg、460mmHg、470mmHg、480mmHg、490mmHg、500mmHg、510mmHg、520mmHg、530mmHg、540mmHg或550mmHg；所述真空吸滤的时间优选为5～10s，具体可为5s、5.5s、6s、6.5s、7s、7.5s、8s、8.5s、9s、9.5s或10s；所述真空吸滤使用的设备优选为罗茨真空泵。脱水成型后，得到湿坯。在本专利技术中，得到湿坯后，将无机结合剂浸渍到所述湿坯中。其中，所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，或者为酸性硅溶胶；所述无机结合剂中溶质的浓度优选为20～40wt％，具体可为20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％；所述无机结合剂与制备所述湿坯所用的陶瓷纤维的质量比优选为(20～40)：(60～80)，具体可为20:80、30:70或40:60。在本专利技术中，浸渍所述无机结合剂的方式优选为：在湿坯表面淋无机结合剂，之后无机结合剂向湿坯内部渗透，并均匀地分布于湿坯的各个部位。在本专利技术中，无机结合剂浸渍完毕后，再向所述湿坯中浸渍pH调节剂。其中，若之前浸渍的无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，则浸渍的pH调节剂为酸液；若之前浸渍的无机结合剂为酸性硅溶胶，则浸渍的pH调节剂为碱液。在本专利技术中，所述酸液包括但不限于醋酸溶液、草酸溶液、磷酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或多种；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到所述湿坯中，之后再向所述湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶，所述pH调节剂为碱液；c)将所述湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。

【技术特征摘要】
1.一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法，包括以下步骤：a)将陶瓷纤维在水中打浆，之后脱水成型，得到湿坯；b)将无机结合剂浸渍到所述湿坯中，之后再向所述湿坯中浸渍pH调节剂，静置，形成湿凝胶坯；所述无机结合剂为碱性硅溶胶和/或水玻璃，所述pH调节剂为酸液；或，所述无机结合剂为酸性硅溶胶，所述pH调节剂为碱液；c)将所述湿凝胶坯进行干燥，得到无机结合陶瓷纤维材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述陶瓷纤维的直径为2～5μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述打浆的转速为500～1000r/min；所述打浆的时间为15～20min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述脱水成型的方式为真空吸滤；所述真空吸滤的真空度为400～550mmHg；所述真空吸滤的时间为5～10s。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成贺，刘超，王振宇，岳耀辉，刘焕英，
申请(专利权)人：山东鲁阳节能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37