一种硅酸锆复合陶瓷辊棒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅酸锆复合陶瓷辊棒及其制备方法，该陶瓷辊棒由改性硅酸锆颗粒和强化纤维共混压制制得，改性硅酸锆颗粒通过改性剂处理，使岛状结构变形，[SiO4]四面体和[ZrO8]十二面体脱离。SiO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸锆复合陶瓷辊棒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及辊棒制备
，具体涉及一种硅酸锆复合陶瓷辊棒及其制备方法。

技术介绍

[0002]辊道窑由于具有烧成温差小、烧成周期短、成品率高、能耗低和易于控制等特点，在建筑卫生陶瓷（尤其是墙地砖和卫生洁具）、日用瓷、特种陶瓷和铁氧体的生产，以及玻璃和金属退火等行业得到广泛应用。随着辊道窑应用范围的日益扩大，对辊道窑的制造技术和所使用的耐火材料的要求在不断提高。
[0003]在辊道窑中，辊棒是最关键的耐火材料，在窑炉中起着承载和传送产品的作用，即辊棒的强度和高温力学性能决定了辊道窑的使用温度与装载量，进而决定辊道窑的使用范围，因此研究制作辊棒使用的材料用以提高辊棒的性能是辊道窑得以进一步的推广应用的关键所在。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种硅酸锆复合陶瓷辊棒及其制备方法，通过改性硅酸锆颗粒和强化纤维解决了现阶段使用的陶瓷辊棒，在高温条件下，自身机械性能降低的问题，同时由于自身吸水性较高，使得在高温下，陶瓷辊棒自身易出现裂纹。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种硅酸锆复合陶瓷辊棒，包括如下重量份原料：改性硅酸锆颗粒95
‑
100份和强化纤维3
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5份；该硅酸锆复合陶瓷辊棒由如下步骤制成：将改性硅酸锆颗粒、强化纤维、聚乙烯醇共混均匀后，在压强为25
‑
35MPa的条件下，压制成型后，在温度为1570
‑
1580℃的条件下，烧成保温2
‑
3h，制得耐高温辊棒。
[0006]所述的改性硅酸锆颗粒由如下步骤制成：步骤A1：将硅酸锆、改性剂、氯化钠水溶液混合均匀后，进行球磨3
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5h，制得混合料；步骤A2：将混合料在温度为1570
‑
1580℃的条件下，烧成保温1
‑
3h，得改性硅酸锆颗粒。
[0007]进一步的，所述的改性硅酸锆颗粒的尺寸为D50:1.6
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2.0μm，D97:2.0
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3.0μm，小于2μm的颗粒数量≥85%，改性硅酸锆颗粒的比表面积为5.0
‑
10.0m2/c.c.。
[0008]进一步的，所述的改性剂包括如下原料：ZrO2≥64.0%、SiO2≤35.0%、Al2O3≤3.0%、CaO+MgO≤0.1%、K2O≤0.1%、Na2O≤0.1%、Fe2O3+TiO2≤0.5%。
[0009]进一步的，所述的强化纤维由如下步骤制成：步骤B1：将过硫酸钾、五氧化二磷、浓硫酸加入反应釜中，在转速为200
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300r/min，温度为80
‑
90℃的条件下，进行搅拌至过硫酸钾和五氧化二磷完全溶解后，加入石墨，继续
搅拌5
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8h后，降温至温度为25
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30℃，用去离子水洗涤至中性后，真空干燥，制得预氧化石墨，将预氧化石墨溶解于浓硫酸中，在温度为3
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5℃的条件下，加入高锰酸钾，在温度为35
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40℃的条件下，进行反应2
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3h后，加入去离子水，静置5
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10min后，加入双氧水，至反应液呈亮黄色，用去离子水洗涤至中性后，依次用丙酮和浓盐酸洗涤3次后，再次洗涤至中性后，真空干燥，制得氧化石墨烯；步骤B2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，在频率为40
‑
60kHz的条件下，进行超声处理2
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3h后，加入钛酸四丁酯和乙醇，在转速为200
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300r/min的条件下，进行搅拌5
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10min后，加入醋酸，在温度为60
‑
70℃的条件下，进行反应2
‑
3h后，过滤去除滤液，将滤饼在温度为500
‑
550℃的条件下，进行焙烧2
‑
3h，制得预改性石墨烯；步骤B3：将预改性石墨烯分散在乙醇中，在转速为200
‑
300r/min，温度为70
‑
80℃的条件下，进行搅拌并加入十七氟癸基三乙氧基硅烷和去离子水，调节反应液pH值为3
‑
4，进行反应2
‑
4h后，过滤去除滤液，制得改性石墨烯，将碳纤维、过硫酸钾、硝酸银、去离子水加入反应釜中，在转速为150
‑
200r/min，温度为80
‑
90℃的条件下，进行反应2
‑
3h后，加入乙二胺、改性石墨烯、1
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羟基苯并三唑，在温度为50
‑
60℃，频率为60
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80kHz的条件下，超声处理3
‑
4h后，过滤去除滤液，制得强化纤维。
[0010]进一步的，步骤B1所述的过硫酸钾、五氧化二磷、浓硫酸、石墨的用量比为1g:1g:5mL:0.5g，预氧化石墨、浓硫酸、高锰酸钾、去离子水、双氧水的用量比为1.5g:30mL:3g:50mL:3mL，浓硫酸的质量分数均为98%，浓盐酸的质量分数为36%，双氧水质量分数为30%。
[0011]进一步的，步骤B2所述的氧化石墨烯、去离子水、钛酸四丁酯、乙醇、醋酸的用量比为1g:80mL:6mL:30mL:5mL。
[0012]进一步的，步骤B3所述的预改性石墨烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的用量比为1g:3mL，碳纤维、过硫酸钾、硝酸银、去离子水、乙二胺、改性石墨烯、1
‑
羟基苯并三唑的用量比为1g:2g:2g:20mL:1.5mL:0.8g:1.2g。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术制备的一种硅酸锆复合陶瓷辊棒由改性硅酸锆颗粒和强化纤维共混压制制得，改性硅酸锆颗粒通过改性剂处理，使岛状结构变形，[SiO4]四面体和[ZrO8]十二面体脱离。SiO2‑
Al2O3复合氧化物具有更稳定的结构，通过添加剂的控制，使[SiO4]四面体，[AlO6]八面体在一定条件下形成紧密连接的球形结构，这种球形结构与[ZrO8]十二面体重新复合，形成环[ZrO8]十二面体岛状结构，硅酸锆的岛状结构不变，增加了辊棒的耐高温性、耐磨性、韧性，并制备了强化纤维，该强化纤维以石墨为原料进行氧化处理，制得氧化石墨烯，将氧化石墨烯用钛酸四丁酯进行处理，使得氧化石墨烯表面镶嵌由纳米二氧化钛，制得预改性石墨烯，再用十七氟癸基三乙氧基硅烷水解与改性石墨烯上纳米二氧化钛表面的活性羟基反应，使得表面形成十七氟癸基层，再将碳纤维进行处理，制得氧化碳纤维，用乙二胺将氧化碳纤维和改性石墨烯交联共混，制得强化纤维，该强化纤维进一步的提升了陶瓷辊棒韧性，同时表面的十七氟癸基层为疏水层，能够有效地防止陶瓷辊棒吸收空气中水分，避免了陶瓷辊棒在使用时出现裂痕。
具体实施方式
[0014]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，所描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸锆复合陶瓷辊棒，其特征在于：包括如下重量份原料：改性硅酸锆颗粒95
‑
100份和强化纤维3
‑
5份；所述的强化纤维由如下步骤制成：步骤B1：将过硫酸钾、五氧化二磷、浓硫酸混合均匀后，加入石墨，进行搅拌后，用去离子水洗涤至中性后，真空干燥，制得预氧化石墨，将预氧化石墨溶解于浓硫酸中，加入高锰酸钾，进行反应后，加入去离子水，静置并加入双氧水，至反应液呈亮黄色，用去离子水洗涤至中性后，依次用丙酮和浓盐酸洗涤3次后，再次洗涤至中性后，真空干燥，制得氧化石墨烯；步骤B2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，进行超声处理后，加入钛酸四丁酯和乙醇，进行搅拌后，加入醋酸，升温反应后，过滤去除滤液，将滤饼，进行焙烧，制得预改性石墨烯；步骤B3：将预改性石墨烯分散在乙醇中，进行搅拌并加入十七氟癸基三乙氧基硅烷和去离子水，调节反应液pH值，进行反应后，制得改性石墨烯，将碳纤维、过硫酸钾、硝酸银、去离子水混合反应后，加入乙二胺、改性石墨烯、1
‑
羟基苯并三唑，超声处理，制得强化纤维。2.根据权利要求1所述的一种硅酸锆复合陶瓷辊棒，其特征在于：步骤B1所述的过硫酸钾、五氧化二磷、浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘溧，钱东琴，章杰，
申请(专利权)人：江苏拜富科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：