一种陶瓷基复合材料的制备方法技术

本申请公开了一种陶瓷基复合材料的制备方法，将二氧化硅分为两份，一份加入水中搅拌，得到悬浮液；另一份进行高速分散，得到凝胶状液体；将凝胶状液体与悬浮液混合，再加入粉状活性炭，混合均匀后，冻结，升华，烧结后降温，即得。本发明专利技术所述方法制备得到的材料，密度低、比表面积大、孔隙率较大、平均孔径较小，具有良好的吸音能力。本发明专利技术改进后的制备方法，可以降低材料的吸水率，可以极大的减小湿度对其吸音效果的影响。效果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基复合材料的制备方法


[0001]本申请涉及新材料
，具体而言，涉及一种陶瓷基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]多孔陶瓷是一种新型含有气孔的陶瓷基复合材料，其制造始于20世纪70年代。因其透过性好、密度低、硬度高、比表面积大、热导率低、耐高温、耐腐蚀等优良特性，使其在过滤分离、化工催化载体、生物医用植入、保温、隔热、吸声阻尼、燃烧和和阻火等方面具有良好的应用。
[0003]多孔吸声材料具有许多连续、微小的孔洞。根据惠更斯原理，当声音入射到材料表面时，一部分在材料表面反射掉，另一部分则传入多孔体内部，引起孔隙中空气的振动并于陶瓷筋络发生摩擦。由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而消耗掉。声波在刚性壁面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透射到空气中，一部分又反射回材料内部，声波通过这种反复传播，使能量不断转换消耗，如此反复，从而达到吸声的效果。
[0004]1978年美国首次成功研制了多孔陶瓷材料，他们利用氧化铝、高岭土等陶瓷材料制成多孔陶瓷用于铝合金铸造中的过滤，可以显著提高铸件的质量，降低废品率。此后，多个国家竞相开展了多孔陶瓷的研究，形成了一个新兴产业。
[0005]研究者采用圆管理论模型，研究了多孔材料空隙率、孔径、材料厚度以及理论模型，研究了多孔材料孔隙率、孔径、材料厚度以及结构因子对吸声性能的影响。结果表明：控制多孔材料孔径和厚度不变，吸声性能随着孔隙率增加而提高；控制多孔材料厚度和孔隙率不变，吸声性能随着孔径的减小而提高；控制多孔材料孔径和孔隙率不变，其低频吸声性能随着材料厚度的增加而提高，而高频吸声性能有所下降；在材料厚度、孔径和孔隙率保持不变的情况下，结构因子对材料低频吸声性能没有明显影响，而在中高频范围内出现吸声系数的周期性变化。
[0006]采用不同的方法制备出多孔陶瓷的性能具有很大差异，孔隙率、材料厚度和孔径大小是影响多孔陶瓷具有良好吸声性能的重要因素。因此，想要得到吸引效果好的多孔陶瓷，制备方法尤为重要。

技术实现思路

[0007]本申请的主要目的在于提供一种陶瓷基复合材料的制备方法，本方法所制得的陶瓷复合材料，具有较好的吸音效果。此外，本申请还提供了一个改进的制备方法，可以降低陶瓷复合材料的吸水率。
[0008]本专利技术提供了一种陶瓷基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1，将二氧化硅分为两份，选择粒径为1～10μm的二氧化硅颗粒，作为第一份，将其加入水中，搅拌，2
‑
3小时，得到悬浮液；
[0010]步骤2，将其余的二氧化硅进行超微粉碎，控制并选择粒径为200
‑
800nm的二氧化硅颗粒，作为第二份，将其加入水中，进行高速分散2
‑
3小时，然后陈化10
‑
12小时后，再次分
散2
‑
3小时，加入添加剂，第三次高速分散2
‑
3小时，得到凝胶状液体；
[0011]步骤3，将凝胶状液体与悬浮液混合，再加入粉状活性炭，混合均匀后，将其冷冻至冻结状；
[0012]步骤4，在真空的状态中，迅速加热至200℃以上，使水蒸气升华，然后通入惰性气体，加热至1500℃，保温1
‑
2小时，再加热至2000℃，保温1
‑
2小时，自然降温至室温，即得。
[0013]具体的，所述的步骤1中，第一份二氧化硅与水的质量比为60
‑
80:100。优选70:100。
[0014]具体的，所述的步骤2中，第二份二氧化硅与水的质量比为10
‑
30:100。优选20:100。
[0015]具体的，所述的步骤2中，所述的添加剂与水的质量比为1
‑
4:100，优选2:100。所述的添加剂为甲基戊醇。
[0016]具体的，所述的步骤3中，所述的将凝胶状液体与悬浮液的质量比为100
‑
400:100。优选300:100。
[0017]具体的，所述的步骤3中，粉状活性炭的加入量为总质量的1
‑
4％。优选2％。
[0018]本专利技术上述的制备方法，可以制备得到孔隙率较大、平均孔径较小的多孔陶瓷复合材料。
[0019]对于多孔陶瓷来说，想要具有良好的吸引性能，往往伴随着较大的吸水率。然而，这是一个矛盾的问题。因为空气中的水汽对多孔性材料的吸音性能有着不利的影响。如果材料的吸水率大，容易吸附空气中的水汽，随着孔隙内含水量的增大，孔隙被堵塞，吸音材料中的孔隙不再连通，空隙率下降，吸音性能下降，吸音频率特性也将改变。
[0020]进一步的，本专利技术在上述的制备方法的基础上，进行了改进，包括如下步骤：
[0021]步骤1，将二氧化硅进行筛分，选择粒径为1～10μm的二氧化硅颗粒，作为第一份，浸泡于盐酸溶液中，浸泡2
‑
3小时后，烘干，将其加入无机改性剂的水溶液中，在超声环境下搅拌并加热，2
‑
3小时，得到悬浮液；
[0022]步骤2，将剩余的二氧化硅进行超微粉碎，控制并选择粒径为200
‑
800nm的二氧化硅颗粒，作为第二份，将其加入水中，进行高速分散2
‑
3小时，然后陈化10
‑
12小时后，再次分散2
‑
3小时，加入添加剂，第三次高速分散2
‑
3小时，得到凝胶状液体；
[0023]步骤3，将凝胶状液体与悬浮液混合，再加入粉状活性炭，混合均匀后，将其冷冻至冻结状；
[0024]步骤4，在真空的状态中，迅速加热至200℃以上，使水蒸气升华，然后通入惰性气体，加热至1500℃，保温1
‑
2小时，再加热至2000℃，保温1
‑
2小时，自然降温至室温，即得。
[0025]具体的，所述的无机改性剂的水溶液为四氯化钛的水溶液，其中四氯化钛的含量为10
‑
20％。优选15％。
[0026]具体的，所述的步骤1中，第一份二氧化硅与无机改性剂的水溶液的质量比为：60
‑
80:100。优选70:100。
[0027]具体的，所述的步骤1中，超声的功率为450
‑
500W。优选500W。加热温度，维持在30
‑
40℃之间。
[0028]具体的，所述的步骤2中，第二份二氧化硅与水的质量比为10
‑
30:100。优选20:100。
[0029]具体的，所述的步骤2中，所述的添加剂与水的质量比为1
‑
4:100，优选2:100。所述的添加剂为甲基戊醇。
[0030]具体的，所述的步骤3中，所述的将凝胶状液体与悬浮液的质量比为100
‑
400:100。优选200:100。
[0031]具体的，所述的步骤3中，粉状活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将二氧化硅分为两份，选择粒径为1～10μm的二氧化硅颗粒，作为第一份，将其加入水中，搅拌，2
‑
3小时，得到悬浮液；步骤2，将其余的二氧化硅进行超微粉碎，控制并选择粒径为200
‑
800nm的二氧化硅颗粒，作为第二份，将其加入水中，进行高速分散2
‑
3小时，然后陈化10
‑
12小时后，再次分散2
‑
3小时，加入添加剂，第三次高速分散2
‑
3小时，得到凝胶状液体；步骤3，将凝胶状液体与悬浮液混合，再加入粉状活性炭，混合均匀后，将其冷冻至冻结状；步骤4，在真空的状态中，迅速加热至200℃以上，使水蒸气升华，然后通入惰性气体，加热至1500℃，保温1
‑
2小时，再加热至2000℃，保温1
‑
2小时，自然降温至室温，即得。2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，第一份二氧化硅与水的质量比为60
‑
80:100。3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，第二份二氧化硅与水的质量比为10
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30:100。4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的添加剂与水的质量比为1
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4:100，所述的添加剂为甲基戊醇。5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述的将凝胶状液体与悬浮液的质量比为100
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400:100。6.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，粉状活性炭的加入量为总质量的1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：史彦民，徐正平，龙成勇，
申请(专利权)人：扬州北方三山工业陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：