一种莫来石晶须的制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种莫来石晶须的制备方法与应用，包括以下步骤：步骤（1）：将将高纯活性含铝化合物、活性二氧化硅以及氟化铝按比例湿法混合，采用砂磨混料机研磨，经充分研磨后的物料采用喷雾干燥工艺制备成球形颗粒，得到前驱体A；步骤（2）：将前驱体A装钵充分干燥，将干燥后的物料装炉，经过高温烧结得到半成品B；步骤（3）：烧结后物料经粉碎，洗涤，分级得到莫来石晶须。本发明专利技术采用活性含铝化合物、活性氧化硅和氟化铝为原材料，通过液相研磨制备前驱体，然后采用固相烧结工艺来制备莫来石晶须材料，该方法成本低，工艺流程简单，适合大规模制备。适合大规模制备。适合大规模制备。

【技术实现步骤摘要】
一种莫来石晶须的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于陶瓷材料领域，涉及一种莫来石晶须的制备方法。

技术介绍

[0002]晶须是一种纤维状的直径小于数微米到几十微米、长度达数厘米的单晶体。它可在自然界生成，也可由人工制成。由于晶须的晶体完整，不含有普通材料中存在的孔洞、位错和颗粒界面等缺陷，原子排列高度有序，其密度、强度都接近理想晶体的理论值，具有极高的强度和弹性模量。
[0003]晶须主要用作复合材料的增强体，以增强、金属、陶瓷、树脂及玻璃等。在航空和航天领域，晶须增强的金属基和树脂基复合材料由于重量轻、比强度高可用作直升机的旋翼、机翼和尾翼，空间壳体，飞机起落架和其他宇宙航空零件。晶须还用作医学材料、体育器材及特殊功能材料等。
[0004]制备晶须的方法通常有气相法、液相法和固相法。各种晶须采用不同的制备方法，金属晶须采用金属盐的氢还原法或金属的蒸发和凝聚法；氧化物晶须的制备方法有蒸气传递法和化学气相生长法；SiC、Si3N4、TiN、TiB2、AlN等陶瓷材料晶须通常采用化学气相法制备。
[0005]莫来石（或莫乃石、Aluminum silicate）指的是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，值得一提的是SiO2‑
Al2O3系是陶瓷中最重要的二元系，从1909年公布的第一张莫来石相图，陆续发表了十几张不同的相图，争论的焦点是就是中间相莫来石是稳定化合物还是非稳定化合物，后来问题得到统一，莫来石的成分是不固定的，它的氧化铝含量在72%
‑
78%之间波动。莫来石是一种优质的耐火原料，这一类矿物比较稀少。莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。莫来石矿被用来生产高温耐火材料。在C/C复合材料中多作为热障涂层，应用广泛。莫来石AI2O3‑
SiO2元系中常压下稳定的二元固溶体，化学式为AI2O3‑
SiO2的天然莫来石非常少，通常烧结法或电熔法等人工合成。耐火材料、陶瓷、冶金、铸造、电子等行业,具有耐高温、强度高导热系数小，节能效果显著等特点，适用于石油裂解炉、冶金热风炉、陶瓷辊道窑、隧道窑、电瓷抽屉窑、玻璃坩埚窑及各种电炉的内衬，可直接接触火焰、经有关技术监督部门检测及使用，产品达到国外同类产品的技术指标。莫来石具有耐高温、抗氧化、热膨胀系数小、高温强度高以及抗热震性能好等优点,是一种重要的工程材料。莫来石晶须作为一种潜在的陶瓷基、金属基、聚合物基复合材料的增强增韧材料,可广泛用于高温结构材料、摩擦材料等领域。
[0006]莫来石晶须作为一种潜在的陶瓷基、金属基、聚合物基复合材料的增强增韧材料,可广泛用于高温结构材料、摩擦材料等领域。

技术实现思路

[0007]目前已公开的资料显示，在莫来石晶须制备过程中，主要使用的原材料为硅酸酯
类、硝酸铝、氟盐等原材料，采用固相法制备成品粉体。这种制备方法，所使用的硅源材料比较昂贵，混料均匀性不够，铝源材料有腐蚀性气体挥发大，氮氧化物溢出较大，造成环境危害，不利于规模化制备。
[0008]本专利技术提供了一种莫来石晶须制备方法，在本方法中采用活性氧化铝，酸本专利技术提供的莫来石晶须制备方法，莫来石晶须中的铝硅摩尔比为2.5
‑
3.1，其直径为1～4μm，长度为7～26μm，长径比为4～15 。
[0009]本专利技术提供了一种莫来石晶须的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）：将高纯活性含铝化合物、活性二氧化硅以及氟化铝按比例湿法混合，采用砂磨混料机研磨，经充分研磨后的物料采用喷雾干燥工艺制备成球形颗粒，得到前驱体A；步骤（2）：将前驱体A装钵充分干燥，将干燥后的物料装炉，经过高温烧结得到半成品B。
[0010]步骤（3）：烧结后物料经粉碎，洗涤，分级得到莫来石晶须。
[0011]所述步骤（1）中，高纯活性含铝化合物与活性二氧化硅的用量按照铝硅元素摩尔比为2.5
‑
3：1混合，氟化铝占粉体总质量的10
‑
25%。高纯活性的质量浓度为99%以上。
[0012]所述步骤（1）中，高纯活性含铝化合物、活性二氧化硅以及氟化铝的纯度均大于99.9%，所述高纯活性含铝化合物为活性氧化铝与其它含铝化合物以任意比例混合，所述其它含铝化合物采用碳酸铝、有机醇铝、草酸铝、四乙酸铝，氢氧化铝中的至少一种。
[0013]所述步骤（1）中，活性氧化铝的晶型为γ
‑
氧化铝，活性二氧化硅为非晶态二氧化硅，且比表面积介于10
‑
100m2/g。
[0014]所述步骤（1）中，高纯活性氧化铝与其他含铝化合物为可以任意质量比例混合，优选的，高纯活性氧化铝与其他含铝化合物的质量比为1：2
‑
5。
[0015]所述步骤（1）中，湿法混合采用水作为分散介质，浆料的固含量40～60%。
[0016]所述步骤（1）中，砂磨混料2
‑
4小时，研磨后粒径为200
‑
500纳米。
[0017]所述步骤（1）中，喷雾干燥工艺的进风温度200～220℃，出风温度70～90℃，喷雾转速10000～15000转/分钟，蠕动给料300～600毫升/分钟。
[0018]所述步骤（2）中，烧结温度1200
ꢀ‑
1400℃，烧结2
‑
4小时。
[0019]本专利技术还提供了所述莫来石晶须作为增强和增韧材料在Zn2TiO4/K2SiO3涂层材料中应用。
[0020]本专利技术还提供了所述莫来石晶须在莫来石匣钵中作为增强和增韧材料的应用。
[0021]本专利技术采用活性含铝化合物、活性氧化硅和氟化铝为原材料，通过液相研磨制备前驱体，然后采用固相烧结工艺来制备莫来石晶须材料，该方法成本低，工艺流程简单，适合大规模制备。
附图说明
[0022]图1是按照实施例1制备的莫来石晶须的SEM图。
[0023]图2是按照实施例2制备的莫来石晶须的SEM图。
[0024]图3是按照实施例3制备的莫来石晶须的SEM图。
[0025]图4是按照实施例4制备的莫来石晶须的SEM图。
[0026]图5是按照实施例1制备的莫来石晶须的XRD图。
实施方式
[0027]下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明：
实施例1
[0028]步骤（1）：将高纯活性氧化铝，氢氧化铝，活性二氧化硅以及氟化铝按比例湿法混合，其中，铝硅摩尔比为2.5：1，高纯活性氧化铝和氢氧化铝的质量比为1:2，氟化铝占粉体总质量的10%。采用砂磨混料机研磨2小时，经充分研磨后的物料采用喷雾干燥工艺制备成球形颗粒，研磨后粒径200纳米，得到前驱体A。
[0029]步骤（2）：将前驱体A装钵充分干燥，将干燥后的物料装炉，经过1200℃高温烧结2小时得到半成品B。
[0030]步骤（3）：烧结后物料经粉碎，洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1）：将高纯活性含铝化合物、活性二氧化硅以及氟化铝按比例湿法混合，采用砂磨混料机研磨，经充分研磨后的物料采用喷雾干燥工艺制备成球形颗粒，得到前驱体A；步骤（2）：将前驱体A装钵充分干燥，将干燥后的物料装炉，经过高温烧结得到半成品B；步骤（3）：烧结后物料经粉碎，洗涤，分级得到莫来石晶须。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，高纯活性含铝化合物与活性二氧化硅的用量按照铝硅元素摩尔比质量比为2.5
‑
3：1，氟化铝占粉体总质量的10
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25%。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，高纯活性含铝化合物、活性二氧化硅以及氟化铝的纯度均大于99.9%。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高纯活性含铝化合物为活性氧化铝与其它含铝化合物以任意比例混合，所述其它含铝化合物采用碳酸铝、有机醇铝、草酸铝、四乙酸铝，氢氧化铝中的至少一种。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保平，于伟，
申请(专利权)人：福建省云智新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：