一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法技术

本发明专利技术提供一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法。包括以下步骤：（1）将多晶莫来石纤维、粘结剂和水混合均匀，配制成纤维分散液；（2）将陶瓷粉料加入到所得纤维分散液中，配制成混合悬浮液；（3）将所得混合悬浮液倒入真空抽滤装置，经真空抽滤后得到纤维增强陶瓷素坯；（4）将所得纤维增强陶瓷素坯素烧，得到陶瓷薄板坯体；（5）将所得陶瓷薄板坯体放入真空抽滤装置中，并倒入含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液进行真空吸渗处理，得到真空吸渗后的陶瓷薄板坯体；（6）将所得真空吸渗后的陶瓷薄板坯体烧结，得到所述轻质陶瓷复合薄板。本发明专利技术可以大幅度提升陶瓷薄板内纤维的体积分数，有效的避免纤维的损伤，提高纤维强韧化效果。

Preparation of a Light Ceramic Composite Sheet

【技术实现步骤摘要】
一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法
本专利技术属于陶瓷材料制备
，具体涉及一种轻质陶瓷复合薄板及其制备方法。
技术介绍
陶瓷薄板以其节能降耗、清洁环保、轻质高强等特点，使传统建筑陶瓷发生了重大变革，建筑陶瓷薄型化已成为行业未来发展趋势。然而，目前陶瓷薄板主要还是依靠调节原材料配比，采用高吨位压机降低陶瓷坯体孔隙率来提高薄板的强度和韧性，原材料成本高，设备要求高，限制了陶瓷薄板的推广应用。纤维增强是提高陶瓷材料强度和韧性的有效手段。中国专利技术专利ZL201510266745.7（CN104926344B）公开了一种“硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷及其制备方法”以氧化物溶胶为先驱体，对硅酸铝纤维织物进行真空浸渍，然后进行凝胶化，再经高温陶瓷化后，制得硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷。但是该复合材料的成本和制备流程都难以在建筑陶瓷行业应用。
技术实现思路
鉴于以上缺陷，本专利技术的目的在于提供一种轻质陶瓷复合薄板及其制备方法，该陶瓷复合板具有密度低、强度、梯度孔隙结构，且制备方法简单、成本低，适用于功能陶瓷薄板材的生产。一方面，本专利技术提供了一种轻质陶瓷复合薄板，所述轻质陶瓷复合薄板包括陶瓷薄板基体和分布于所述陶瓷薄板基体中的多晶莫来石纤维，所述轻质陶瓷复合薄板在厚度方向上具有梯度孔隙结构。较佳地，所述轻质陶瓷复合薄板中，多晶莫来石纤维的体积分数为10～30%。较佳地，所述轻质陶瓷复合薄板的密度为1.5～2.0g/cm3，弯曲强度＞80MPa。另一方面，本专利技术提供了一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法，包括以下步骤：（1）将多晶莫来石纤维、粘结剂和水混合均匀，配制成纤维分散液；（2）将陶瓷粉料加入到所得纤维分散液中，配制成混合悬浮液；（3）将所得混合悬浮液倒入真空抽滤装置，经真空抽滤后得到纤维增强陶瓷素坯；（4）将所得纤维增强陶瓷素坯素烧，得到陶瓷薄板坯体；（5）将所得陶瓷薄板坯体放入真空抽滤装置中，并倒入含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液进行真空吸渗处理，得到真空吸渗后的陶瓷薄板坯体；（6）将所得真空吸渗后的陶瓷薄板坯体烧结，得到所述轻质陶瓷复合薄板。在本公开中，利用多晶莫来石纤维作为增强体，并引入粘结剂，陶瓷粉料作为基体，采用真空吸渗（真空抽滤）-低温烧结（素烧）制备多孔陶瓷薄板坯体，低温烧结使得纤维与基体成为一个整体，增大素坯的强度，避免吸渗的过程中素坯的开裂和变形。再选用含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液作为原料，利用二次真空吸渗处理的方法将陶瓷粉料和粘结剂填补在多孔陶瓷薄板坯体的表层空隙，从而形成的梯度孔隙结构，再经过高温烧结制得具有梯度孔隙结构的轻质陶瓷复合薄板。粘结剂的存在使得陶瓷粉料和陶瓷薄板坯体紧密结合。较佳地，步骤（1）中，所述多晶莫来石纤维的使用温度＞1400℃，直径为3μm～5μm，长度为5～10mm；所述粘结剂为硅溶胶，优选地，硅溶胶中SiO2的质量浓度为20～30%。较佳地，步骤（1）中，步骤（1）中，所述纤维分散液中多晶莫来石纤维和粘结剂的质量比为（3～1）:1，多晶莫来石纤维和水的质量比为1:（10～20）。较佳地，步骤（2）中，所述多晶莫来石纤维和陶瓷粉料的质量比为1:（2～5）。较佳地，步骤（2）中，所述陶瓷粉料包括：35wt%～45wt%SiO2，35wt%～45wt%莫来石，10wt%～30wt%刚玉粉；优选地，所述陶瓷粉料的粒径＜100目。较佳地，步骤（3）中，所述纤维增强陶瓷素坯的厚度为5～8mm。较佳地，步骤（4）中，素烧的温度为600～800℃，素烧时间为0.5～1.0小时。较佳地，步骤（5）中，所述含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液中粘结剂和陶瓷粉料的质量比为1:（2～5）。悬浮液中粘结剂和陶瓷粉料的质量比取值影响后续二次真空吸渗的深度和填充孔隙效果。在上述比值范围时，后续二次真空吸渗的深度和填充孔隙效果较佳。粘结剂的含量影响高温烧结的温度和时间。在上述粘结剂含量时，高温烧结的温度和时间较合适。优选地，所述粘结剂为硅溶胶，更优选地，硅溶胶中SiO2的质量浓度为20～30%；所述陶瓷粉料包括：35wt%～45wt%SiO2，35wt%～45wt%莫来石，10wt%～30wt%刚玉粉；优选地，所述陶瓷粉料的粒径＜100目。较佳地，步骤（3）中，所述真空抽滤的真空度为10～100Pa，抽滤时间为5～10分钟；步骤（5）中，所述真空吸渗处理的真空度为10～100Pa，抽滤时间为10～20分钟。较佳地，在素烧之前，将所得纤维增强陶瓷素坯在压机中静压成型，所述静压成型的压力为3～5MPa。较佳地，步骤（6）中，烧结的温度为1100℃～1300℃，时间为1～2小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术选取真空抽滤的方式来制备陶瓷薄板素坯，可以大幅度提升陶瓷薄板内纤维的体积分数，有效的避免纤维的损伤，提高纤维强韧化效果，利用二次真空吸渗使得陶瓷薄板形成的梯度孔隙结构，陶瓷薄板截面形成致密到多孔结构，有效降低了陶瓷薄板的自重，不仅减少了原材料的消耗，也可以大幅度的降低施工难度，可以有效拓展其应用领域。此外，陶瓷薄板的孔隙结构可以在隔热、减噪等领域得到应用，丰富陶瓷薄板的功能。附图说明图1为本专利技术真空吸渗工艺制备轻质陶瓷复合薄板的示意图；图2为本专利技术轻质复合陶瓷薄板的结构示意图；图3为实施例2制备的轻质复合陶瓷薄板的多孔表面SEM图；图4为实施例2制备的轻质复合陶瓷薄板的致密表面SEM图；图5为实施例2制备的轻质复合陶瓷薄板的板内部的增强纤维的SEM图。具体实施方式以下通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。以下各百分比如无特别说明均指质量百分比。在本公开中，轻质陶瓷复合薄板包括陶瓷薄板基体和分布于所述陶瓷薄板基体中的多晶莫来石纤维。而且，轻质陶瓷复合薄板在厚度方向上具有梯度孔隙结构。所谓多晶莫来石纤维是多晶氧化铝纤维的一种，纤维中Al2O3含量在72%～75%之间。多晶莫来石纤维可以增强薄板强韧度。优选实施方式中，多晶莫来石纤维的直径为3～5μm，长度为5～10mm。梯度孔隙结构有效降低了陶瓷薄板的自重，不仅减少了原材料的消耗，也可以大幅度的降低施工难度，可以有效拓展其应用领域。此外，陶瓷薄板的孔隙结构可以在隔热、减噪等领域得到应用，丰富陶瓷薄板的功能。图2示出一实施方式的轻质陶瓷复合薄板的截面结构示意图，如图2所示，轻质陶瓷复合薄板具有在厚度方向上从致密到多孔结构的结构，依次包括致密层、过渡层和多孔层。一些实施方式中，轻质陶瓷复合薄板在厚度方向上从一侧至另一侧孔隙率逐渐增大。一些实施方式中，多孔层的孔隙尺寸在10～200微米分布。轻质陶瓷复合薄板中，多晶莫来石纤维可呈均匀分布，其体积分数可为10～30%。陶瓷薄板基体的原料配方可为：35wt%～45wt%SiO2，35wt%～45wt%莫来石，10wt%～30wt%刚玉粉，各组分质量百分含量之和为100wt%。采用这样的配方可以有效降低烧结温度避免增强纤维与陶瓷粉料在高温下的反应，同时保证烧结后的陶瓷薄板具有较高的强度。一些实施方式中，本公开的轻质陶瓷复合薄板可以是通过在多孔陶瓷薄板坯体中梯度填充陶瓷粉体并烧结而得。另外，轻质陶瓷复合薄板中还可以含有粘结剂，其使得填充于孔中的陶瓷粉料和陶瓷薄板坯体紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将多晶莫来石纤维、粘结剂和水混合均匀，配制成纤维分散液；（2）将陶瓷粉料加入到所得纤维分散液中，配制成混合悬浮液；（3）将所得混合悬浮液倒入真空抽滤装置，经真空抽滤后得到纤维增强陶瓷素坯；（4）将所得纤维增强陶瓷素坯素烧，得到陶瓷薄板坯体；（5）将所得陶瓷薄板坯体放入真空抽滤装置中，并倒入含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液进行真空吸渗处理，得到真空吸渗后的陶瓷薄板坯体；（6）将所得真空吸渗后的陶瓷薄板坯体烧结，得到所述轻质陶瓷复合薄板。

【技术特征摘要】
1.一种轻质陶瓷复合薄板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将多晶莫来石纤维、粘结剂和水混合均匀，配制成纤维分散液；（2）将陶瓷粉料加入到所得纤维分散液中，配制成混合悬浮液；（3）将所得混合悬浮液倒入真空抽滤装置，经真空抽滤后得到纤维增强陶瓷素坯；（4）将所得纤维增强陶瓷素坯素烧，得到陶瓷薄板坯体；（5）将所得陶瓷薄板坯体放入真空抽滤装置中，并倒入含有陶瓷粉料和粘结剂的悬浮液进行真空吸渗处理，得到真空吸渗后的陶瓷薄板坯体；（6）将所得真空吸渗后的陶瓷薄板坯体烧结，得到所述轻质陶瓷复合薄板。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多晶莫来石纤维的使用温度＞1400℃，直径为3μm～5μm，长度为5～10mm；所述粘结剂为硅溶胶。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述纤维分散液中多晶莫来石纤维和粘结剂的质量比为（3～1）:1，多晶莫来石纤维和水的质量比为1:（10～20）。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述多晶莫来石纤维和陶瓷粉料的质量比为1:（2～5）。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧礼标，欧阳海波，黄玲艳，汪庆刚，黄剑锋，李嘉胤，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44