一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化锆‑氧化铝纤维复合湿法模块及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法中，将氧化铝纤维分散形成纤维分散液，再与一定的无机结合剂、明矾溶液及絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；对氧化锆纤维进行同样的处理，形成氧化锆纤维浆料；然后将两种浆料依次注入成型模具成型，再进行干燥，从而得到氧化铝‑氧化锆复合纤维模块。上述制备方法能够有效提升材料的隔热性、材料形态的受热完整性以及烧后强度。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块及其制备方法
本专利技术涉及隔热材料领域，特别涉及一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块及其制备方法。
技术介绍
在超高温领域，耐温隔热节能材料一直是影响甚至制约该领域发展的重要因素。目前在超高温下应用的保温层大多是由陶瓷粉料或颗粒压制的大密度刚性制品，但由于其密度较大，热容较大，隔热性能受到一定的限制。而氧化锆纤维隔热性能较好，具体的，氧化锆纤维可以用于制作1500℃以上直至2200℃的超高温工业窑炉、超高温实验电炉和其他超高温加热装置等，用于陶瓷烧结、金属冶炼、高温分解、半导体制造、石英熔融、晶体生长、实验研究等诸多工业和科研领域中。在1500℃以上直至2200℃的超高温工业窑炉需要一种耐高温轻质模块取代重质莫来石砖。氧化锆纤维模块是优选的产品。然而，利用氧化锆纤维制备纤维模块的过程中，由于原料和工艺等多方面影响，使纤维模块的隔热性、热收缩及烧后强度等性能难以兼顾。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块及其制备方法。本专利技术制得的复合纤维模块能够有效提升材料的隔热性、材料形态的受热完整性以及烧后强度。本专利技术提供了一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块的制备方法，包括以下步骤：a)将氧化铝纤维、水和分散剂混合，得到氧化铝纤维分散液；将所述氧化铝纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；b)将氧化锆纤维、水和分散剂混合，得到氧化锆纤维分散液；将所述氧化锆纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化锆纤维浆料；c)将底层纤维浆料注入成型模具并真空吸滤后，再注入上层纤维浆料并真空吸滤，得到复合湿坯；d)对所述复合湿坯进行干燥，得到氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块；所述底层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料；或所述底层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料；所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。优选的，所述氧化铝纤维的规格为：纤维直径为4～6μm，晶相为莫来石晶相；纤维指数≥70％，纤维长度为200～500μm，长度＞212μm的渣球含量≤0.10wt％；所述氧化锆纤维的规格为：纤维直径为3～5μm，纤维指数≥70％，纤维长度为100～300μm，长度＞212μm的渣球含量≤0.15wt％。优选的，所述无机结合剂为低钠硅溶胶；所述低钠硅溶胶的规格为：氧化钠含量＜0.1％，粒度10～20nm，固含量20％～30％，pH值为8～9；所述步骤a)中，所述无机结合剂与氧化铝纤维的质量比为3％～6％；所述步骤b)中，所述无机结合剂与氧化锆纤维的质量比为5％～10％。优选的，所述步骤a)中和所述步骤b)中所述明矾溶液的质量浓度分别独立地为5％～15％；所述步骤a)中和所述步骤b)中所述明矾溶液中的明矾与所述无机结合剂中固含物的质量比分别独立地为1∶(9～15)。优选的，所述分散剂为环氧氯丙烷；所述步骤a)中，所述分散剂与氧化铝纤维的质量比为0.1％～0.5％；所述步骤a)中，所述分散剂与氧化锆纤维的质量比为0.1％～0.4％。优选的，所述絮凝剂为阳离子酰胺；所述步骤a)中，所述絮凝剂与氧化铝纤维的质量比为0.2％～0.3％；所述步骤b)中，所述絮凝剂与氧化锆纤维的质量比为0.2％～0.3％。优选的，所述步骤a)中，所述氧化铝纤维与水的质量比为5％～20％；所述步骤b)中，所述氧化锆纤维与水的质量比为5％～20％。优选的，所述步骤c)中，对底层纤维浆料进行真空吸滤的条件为：真空度为0.04～0.075MPa，压力为0～0.2MPa；对上层纤维浆料进行真空吸滤的条件为：真空度为0.08～0.095MPa，压力为1～4MPa；对底层纤维浆料进行真空吸滤后所形成底层纤维湿坯的厚度与对上层纤维浆料进行真空吸滤后所得上层纤维湿坯的厚度比为(0.8～2)∶1。优选的，所述步骤d)中，所述干燥的温度为105～150℃，时间为4～10h。本专利技术还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块。本专利技术提供的制备方法中，将氧化铝纤维分散形成纤维分散液，再与一定的无机结合剂、明矾溶液及絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；对氧化锆纤维进行同样的处理，形成氧化锆纤维浆料；然后将两种浆料依次注入成型模具成型，再进行干燥，从而得到氧化铝-氧化锆复合纤维模块。上述制备方法能够有效提升材料的隔热性、材料形态的受热完整性以及烧后强度。实验结果表明，经1800℃高温后，复合模块的背温在85℃以下，表现出良好的隔热性能；同时，受热后受热面保持完好，未出现收缩；烧前抗压强度在0.160MPa以上，烧后抗压强度达到0.170MPa以上，经高温后表现出良好的抗压力学性能。具体实施方式本专利技术提供了一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块的制备方法，包括以下步骤：a)将氧化铝纤维、水和分散剂混合，得到氧化铝纤维分散液；将所述氧化铝纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；b)将氧化锆纤维、水和分散剂混合，得到氧化锆纤维分散液；将所述氧化锆纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化锆纤维浆料；c)将底层纤维浆料注入成型模具并真空吸滤后，再注入上层纤维浆料并真空吸滤，得到复合湿坯；d)对所述复合湿坯进行干燥，得到氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块；所述底层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料；或所述底层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料；所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。本专利技术提供的制备方法中，将氧化铝纤维分散形成纤维分散液，再与一定的无机结合剂、明矾溶液及絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；对氧化锆纤维进行同样的处理，形成氧化锆纤维浆料；然后将两种浆料依次注入成型模具成型，再进行干燥，从而得到氧化铝-氧化锆复合纤维模块。上述制备方法能够有效提升材料的隔热性、材料形态的受热完整性以及烧后强度。关于步骤a)：将氧化铝纤维、水和分散剂混合，得到氧化铝纤维分散液；将所述氧化铝纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料。本专利技术中，所述氧化铝纤维的直径优选为4～6μm。所述氧化铝纤维的晶相为莫来石晶相。本专利技术中，在混料前，优选先对氧化铝纤维进行预处理。所述预处理包括打碎和除渣。经预处理，使氧化铝纤维的纤维指数≥70％，纤维长度为200～500μm，长度＞212μm的渣球含量≤0.10wt％。本专利技术中，所述氧化铝纤维与水的质量比优选为5％～20％；在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/na)将氧化铝纤维、水和分散剂混合，得到氧化铝纤维分散液；/n将所述氧化铝纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；/nb)将氧化锆纤维、水和分散剂混合，得到氧化锆纤维分散液；/n将所述氧化锆纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化锆纤维浆料；/nc)将底层纤维浆料注入成型模具并真空吸滤后，再注入上层纤维浆料并真空吸滤，得到复合湿坯；/nd)对所述复合湿坯进行干燥，得到氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块；/n所述底层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料；/n或/n所述底层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料；/n所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将氧化铝纤维、水和分散剂混合，得到氧化铝纤维分散液；
将所述氧化铝纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化铝纤维浆料；
b)将氧化锆纤维、水和分散剂混合，得到氧化锆纤维分散液；
将所述氧化锆纤维分散液与无机结合剂、明矾溶液和絮凝剂混合，得到氧化锆纤维浆料；
c)将底层纤维浆料注入成型模具并真空吸滤后，再注入上层纤维浆料并真空吸滤，得到复合湿坯；
d)对所述复合湿坯进行干燥，得到氧化锆-氧化铝纤维复合湿法模块；
所述底层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料；
或
所述底层纤维浆料为步骤b)所得氧化锆纤维浆料，所述上层纤维浆料为步骤a)所得氧化铝纤维浆料；
所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铝纤维的规格为：纤维直径为4～6μm，晶相为莫来石晶相；纤维指数≥70％，纤维长度为200～500μm，长度＞212μm的渣球含量≤0.10wt％；
所述氧化锆纤维的规格为：纤维直径为3～5μm，纤维指数≥70％，纤维长度为100～300μm，长度＞212μm的渣球含量≤0.15wt％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机结合剂为低钠硅溶胶；
所述低钠硅溶胶的规格为：氧化钠含量＜0.1％，粒度10～20nm，固含量20％～30％，pH值为8～9；
所述步骤a)中，所述无机结合剂与氧化铝纤维的质量比为3％～6％；
所述步骤b)中，所述无机结合剂与氧化锆纤维的质量比为5％～10％。


4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅超，徐营，邢桃芬，赵瑞禄，鹿明，
申请(专利权)人：山东鲁阳浩特高技术纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37