一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法，属于微晶玻璃制备技术领域。本发明专利技术首先将毛竹片汽爆制得汽爆产物，将其与硫酸铜溶液混合，最后将煅烧产物、反应粉末与氧化物混合进行高温熔融，熔融后冷却制得高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃，溶解的铁中的铁原子，使铁原子能够与周围的石墨烯分子产生分子间作用力吸附作用，碳包覆金属粒子结构可以保护金属粒子不受外界腐蚀，通过静电吸引使铜离子吸附于竹纤维表面和竹纤维管中，再与正硅酸乙酯混合反应，使竹纤维表面生成二氧化硅膜层，可以增强微晶玻璃的抗冲击性能，同时被二氧化硅包覆不易被腐蚀，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法
本专利技术涉及一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法，属于微晶玻璃制备

技术介绍
微晶玻璃是化学成份和熔化要求很高的特定组成玻璃，在一定温度下热处理后变成有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，也称作陶瓷玻璃。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同，它具有玻璃和陶瓷的双重特性。微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。因具有高强度、低热膨胀系数、耐酸碱腐蚀、耐磨损等优异性能，被广泛应用于建筑领域、耐热面板、耐酸碱腐蚀及光学领域。从原料上来说，微晶玻璃制备可以大量使用工业废弃物，如粉煤灰、冶金尘泥、废玻璃、冶金炉渣等，可以变废为宝，具有明显的环保效益和经济效益。微晶玻璃的种类很多，由不同成份配比和不同工艺可生产出不同用途的玻璃制品，比如：透明微晶玻璃、膨胀系数为零的微晶玻璃、表面强化微晶玻璃、不同色彩或可切削微晶玻璃等。现有技术中的微晶玻璃由于热导率和强度较差，不适用于做保护材料。微晶玻璃作为一类即具玻璃性能又具陶瓷性能的复合材料，其耐冲击性仍不能满足在高冲击及高疲劳条件下的破坏损耗和寿命要求。目前现有微晶产品难以满足较高耐冲击性、抗折性以及较长使用寿命的要求。此外，现有的微晶玻璃性能还不够好，耐磨性、耐酸碱侵蚀等方面有待提高。因此，提供一种生产成本低廉，强度较高，使用寿命较长的微晶玻璃及其制备方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前微晶玻璃抗冲击性能、导热能力差和耐化学腐蚀性能不佳的缺陷，提供了一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将石墨粉与铁粉按质量比2：1投入混合机中混合均匀制得混合物，将混合物置于电弧室阳极，石磨棒置于电弧室的阴极，向电弧室中充入氩气，抽电弧室中气体并通电，制得反应粉末，备用；（2）称取500～700g毛竹片置于汽爆罐中，向汽爆罐中充入水蒸气，使汽爆罐中气压升高，密封汽爆罐恒温恒压静置，静置结束后打开汽爆罐，自然冷却得到汽爆产物；（3）将上述汽爆产物研磨成丝状后与硫酸铜溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，室温下静置13～15h后过滤得到滤渣，按重量份数计，称取7～9份滤渣、2～4份正硅酸乙酯、2～4份硫酸溶液和40～45份水投入反应釜中反应，反应后过滤得到滤饼，并用蒸馏水清洗3～5次；（4）将上述滤饼置于马弗炉中，向马弗炉中通入氮气排尽马弗炉中空气，在持续通氮气的条件下，升高马弗炉中温度进行预热，预热后升高温度进行高温煅烧，煅烧后冷却至室温，研磨成粉末，过100目筛制得煅烧产物；（5）按重量份数计，称取7～9份备用的反应粉末、6～7份上述煅烧产物、30～33份氧化硅、1.0～1.5份氧化铝、2.0～2.5份氧化镁、0.5～0.8份氧化铁和1.0～1.2份氧化锂投入高温炉中，将高温炉升温并进行混合搅拌，搅拌后倒入模具中降温，保温后升温，恒温静置后自然冷却制得高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃。步骤（1）中所述的电弧室中真空度为100～120Pa，电流为120～130A，电压为30～35V，通电时间为20～30min。步骤（2）中所述的水蒸气温度为280～300℃，汽爆罐中气压升至2～3MPa，密封汽爆罐恒温恒压静置时间为15～20min。步骤（3）中所述的硫酸铜溶液的质量分数为10～15%，硫酸溶液的质量分数为80～90%，反应釜中的转速为200～220r/min，温度为60～70℃，反应时间为4～5h。步骤（4）中所述的马弗炉中通入氮气速率为60～70mL/min，马弗炉中温度至230～250℃，预热时间为40～60min，升高温度至750～780℃，高温煅烧时间为60～70min。步骤（5）中所述的高温炉的升温速率为10～15℃/min，升温温度至1600～1700℃，混合搅拌转速为50～60r/min，混合搅拌时间为30～40min，模具中降温至700～720℃，保温时间为70～90min，升温温度至850～900℃，恒温静置时间为2～3h。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术首先将石墨粉与铁粉混合置于电弧室的阳极上，并以石磨棒为阴极通过放电制得反应粉末，再将毛竹片置于汽爆罐中进行蒸汽汽爆制得汽爆产物，将汽爆产物与硫酸铜溶液混合，混合后过滤得到滤渣再与正硅酸乙酯混合反应，反应后过滤得到滤饼并将滤饼置于马弗炉中煅烧制得煅烧产物，最后将煅烧产物、反应粉末与氧化物混合进行高温熔融，熔融后冷却制得高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃，本专利技术将石墨粉与铁粉置于电弧室的阳极上，在电弧放电的作用下反应生成碳包覆铁的复合纳米粒子，由于在放电条件下，铁首先被通电所产生的热所熔解，熔解的铁水中铁原子相互之间作用力降低，从而使铁原子能够与周围的石墨烯分子产生分子间作用力吸附作用，使碳包覆铁原子制得这种独特核壳型纳米级复合材料，碳包覆金属粒子结构可以保护金属粒子不受外界腐蚀，从而增强微晶玻璃的耐酸碱腐蚀性能，还能结合碳和金属粒子优良的导热性能，大大增强复合纳米材料的导热性能，从而使微晶玻璃的导热性能增强，并且碳保护金属粒子的结构极其稳定，具有良好的力学性能和强度，从而可以增强微晶玻璃的抗冲击性能；（2）本专利技术将毛竹片置于蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送高温蒸汽并升高罐内气压，将高温的水分子压入植物纤维中，破坏竹片中竹纤维与其它分子的氢键作用以及其它化学键合力吸附粘结作用，通过打开蒸汽爆破罐，使罐内气压和温度瞬间降低，从而使水分子得以蒸发，将竹纤维彻底分离，脱离后的竹纤维与硫酸铜溶液浸泡，通过静电吸引使铜离子吸附于竹纤维表面和竹纤维管中，再与正硅酸乙酯混合反应，使竹纤维和竹纤维表面的金属离子都能被正硅酸乙酯包覆，通过氮气保护下的高温煅烧，使竹纤维表面生成二氧化硅膜层，这种膜层力学性能优异，可以增强微晶玻璃的抗冲击性能，同时化学性质稳定，有效提高微晶玻璃的耐化学腐蚀性能，竹纤维在高温煅烧下被炭化生成碳纤维，碳纤维表面结合的铜离子还原成铜单质，金属铜粒子能够进一步增强微晶玻璃的导热性能和力学性能，同时被二氧化硅包覆不易被腐蚀，能够保持良好的导热性能和抗冲击活性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式将石墨粉与铁粉按质量比2：1投入混合机中混合均匀制得混合物，将混合物置于电弧室阳极，石磨棒置于电弧室的阴极，向电弧室中充入氩气，抽电弧室中气体至真空度为100～120Pa，在电流为120～130A和电压为30～35V的条件下通电20～30min，制得反应粉末，备用；称取500～700g毛竹片置于汽爆罐中，向汽爆罐中充入温度为280～300℃的水蒸气，直至汽爆罐中气压升至2～3MPa，密封汽爆罐恒温恒压静置15～20min，静置结束后打开汽爆罐，自然冷却得到汽爆产物；将上述汽爆产物研磨成丝状后与质量分数为10～15%的硫酸铜溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，室温下静置13～15h后过滤得到滤渣，按重量份数计，称取7～9份滤渣、2～4份正硅酸乙酯、2～4份质量分数为80～90%的硫酸溶液和40～45份水投入反应釜中，在转速为200～220r/min、温度为60～70℃的条件下反应4～5h，反应后过滤得到滤饼，并用蒸馏水清洗3～5次；将上述滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将石墨粉与铁粉按质量比2：1投入混合机中混合均匀制得混合物，将混合物置于电弧室阳极，石磨棒置于电弧室的阴极，向电弧室中充入氩气，抽电弧室中气体并通电，制得反应粉末，备用；（2）称取500～700g毛竹片置于汽爆罐中，向汽爆罐中充入水蒸气，使汽爆罐中气压升高，密封汽爆罐恒温恒压静置，静置结束后打开汽爆罐，自然冷却得到汽爆产物；（3）将上述汽爆产物研磨成丝状后与硫酸铜溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，室温下静置13～15h后过滤得到滤渣，按重量份数计，称取7～9份滤渣、2～4份正硅酸乙酯、2～4份硫酸溶液和40～45份水投入反应釜中反应，反应后过滤得到滤饼，并用蒸馏水清洗3～5次；（4）将上述滤饼置于马弗炉中，向马弗炉中通入氮气排尽马弗炉中空气，在持续通氮气的条件下，升高马弗炉中温度进行预热，预热后升高温度进行高温煅烧，煅烧后冷却至室温，研磨成粉末，过100目筛制得煅烧产物；（5）按重量份数计，称取7～9份备用的反应粉末、6～7份上述煅烧产物、30～33份氧化硅、1.0～1.5份氧化铝、2.0～2.5份氧化镁、0.5～0.8份氧化铁和1.0～1.2份氧化锂投入高温炉中，将高温炉升温并进行混合搅拌，搅拌后倒入模具中降温，保温后升温，恒温静置后自然冷却制得高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将石墨粉与铁粉按质量比2：1投入混合机中混合均匀制得混合物，将混合物置于电弧室阳极，石磨棒置于电弧室的阴极，向电弧室中充入氩气，抽电弧室中气体并通电，制得反应粉末，备用；（2）称取500～700g毛竹片置于汽爆罐中，向汽爆罐中充入水蒸气，使汽爆罐中气压升高，密封汽爆罐恒温恒压静置，静置结束后打开汽爆罐，自然冷却得到汽爆产物；（3）将上述汽爆产物研磨成丝状后与硫酸铜溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，室温下静置13～15h后过滤得到滤渣，按重量份数计，称取7～9份滤渣、2～4份正硅酸乙酯、2～4份硫酸溶液和40～45份水投入反应釜中反应，反应后过滤得到滤饼，并用蒸馏水清洗3～5次；（4）将上述滤饼置于马弗炉中，向马弗炉中通入氮气排尽马弗炉中空气，在持续通氮气的条件下，升高马弗炉中温度进行预热，预热后升高温度进行高温煅烧，煅烧后冷却至室温，研磨成粉末，过100目筛制得煅烧产物；（5）按重量份数计，称取7～9份备用的反应粉末、6～7份上述煅烧产物、30～33份氧化硅、1.0～1.5份氧化铝、2.0～2.5份氧化镁、0.5～0.8份氧化铁和1.0～1.2份氧化锂投入高温炉中，将高温炉升温并进行混合搅拌，搅拌后倒入模具中降温，保温后升温，恒温静置后自然冷却制得高强度耐化学腐蚀型微晶玻璃。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐化学腐蚀型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王召惠，蒋东明，赵金晶，
申请(专利权)人：王召惠，
类型：发明
国别省市：江苏,32