一种氧化锆陶瓷纤维板的制备方法技术

本发明专利技术属于无机耐火材料领域，涉及一种以超高温氧化锆陶瓷纤维为基础的耐火保温纤维板的制备方法，以超高温氧化锆陶瓷纤维为基相，以细碎氧化锆陶瓷纤维作为填料，加入有机和无机两种结合剂制备浆体，再经吸滤成型、干燥过程制备氧化锆陶瓷纤维板。本发明专利技术制备工艺简单，所制备的纤维板，成分均匀单一，耐高温，可在2250℃以下的环境中长时间使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于无机耐火材料领域，涉及一种以超高温氧化锆陶瓷纤维为基础的耐火保温纤维板的制备方法，以超高温氧化锆陶瓷纤维为基相，以细碎氧化锆陶瓷纤维作为填料，加入有机和无机两种结合剂制备浆体，再经吸滤成型、干燥过程制备氧化锆陶瓷纤维板。本专利技术制备工艺简单，所制备的纤维板，成分均匀单一，耐高温，可在2250℃以下的环境中长时间使用。【专利说明】
本专利技术涉及一种以超高温氧化锆纤维为基础的耐火保温纤维板的制备方法，属于无机耐火材料领域。
技术介绍
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。 过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。为了响应当今社会提出的倡导节能环保，降低能源浪费的口号，高能耗企业选择和应用性能优异的绝热保温材料，不仅可以降低热工设备的辐射热损失、提高热效率，而且是实现工业热工设备优质高产、低消耗和节能减排最有效的技术手段。目前最常见的硅酸铝纤维和氧化铝纤维等保温性能良好的材料已经在我国的冶金、电力、建材、石油化工等行业得到大规模的推广应用，并取得了良好的效果。但是硅酸铝纤维和氧化铝纤维的高使用温度只有1100°c和1600°c，无法在更高的温度环境中使用。在1700°C以上的高温环境中，普遍使用氧化铝空心球砖或者是氧化锆空心球砖作为绝热保温材料，但是与氧化锆晶体纤维相比，空心球砖导热系数大，热容高，保温效果差。氧化锆(ZrO2)陶瓷纤维是向ZrO2中掺加稳定剂Y2O3，将四方相或者立方相ZrO2稳定下来，避免了 ZrO2纤维在升降温过程中发生相变而引起体积变化，是一种能够满足1700°C以上高温氧化气氛下长期使用的多晶质氧化物耐火纤维材料，具有比国内市场上现有的耐火纤维品种更高的使用温度和更好的绝热性能，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染。由于氧化锆纤维本身制备技术的困难，使得氧化锆纤维板的制备方法存在很大的难关。
技术实现思路
本发 明为了弥补现有技术的不足，提供了，制备的纤维板成分均匀单一，耐高温，可在2250°C的环境下长期使用。本专利技术是通过以下技术方案实现的:本专利技术所述的氧化锆陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤: (I)制浆:将超高温氧化锆陶瓷纤维与细碎氧化锆陶瓷纤维按质量比1:(T0.4比例缓慢加入慢速搅拌的料浆池中，与所述料浆池中的结合剂溶液配制成氧化锆纤维浆体，直至搅拌均匀，搅拌时间一般不低于30分钟； 所述结合剂溶液为质量浓度为0.1-1%的有机结合剂溶液，或者为质量浓度为0.1-1%的有机结合剂溶液与无机结合剂的混合溶液，所述有机结合剂溶液与无机结合剂之间的质量比为20:1。(2)真空吸滤成型:将模具置于搅拌的料浆池中，打开真空泵，通过真空吸滤，获得形状稳定的纤维板湿坯； (3)干燥:将氧化锆纤维板湿坯放置在在50-90°C环境内进行干燥，干燥时间大约为16-24小时，干燥至含水率低于0.5% ； 所述的超高温氧化锆陶瓷纤维采用以下步骤制备: (I)按照氧化钇:氧化锆摩尔比=10%:90%的比例称取硝酸钇和碳酸锆溶于去离子水中，水的用量为硝酸钇和碳酸锆总质量的3倍；按照碳酸锆:硝酸摩尔比=1:4量取硝酸，并在室温(15°C~45°C )和搅拌条件下，将硝酸加入到碳酸锆和硝酸钇的混合溶液中，加完后继续搅拌I~2小时，得到无色透明反应液，即为含钇锆离子的复合聚合溶液。(2)减压浓缩得到的钇锆复合溶胶纺丝液粘度在2~25 Pa ? s范围内； (3)采用离心盘甩丝法纺丝，获得无序堆积的含钇锆离子复合的聚合水合物纤维；在特殊气氛下，进行热处理，获得立方相氧化锆晶体纤维；所述特殊气氛是氮气、水蒸汽或它们的混合气体气氛。`所述的氧化锆纤维经过高温处理。所述的高温处理步骤为:使用程序控温的高温电炉，采用阶梯保温的烧成曲线烧成纤维；具体烧成曲线为:室温- 1200°c 240分钟；1200°C保温10分钟，1200-1500°c 200分钟；1500-1250°C 20 分钟；1250°C保温 120-240 分钟；1250°C -室温 500 分钟。所述的细碎氧化锆陶瓷纤维的质量分数小于40%，它是长度150微米以下的超高温氧化锆陶瓷纤维。所述的有机结合剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或两者的混合物。所述的无机结合剂为氧化锆的羟基水合物。所述的高温炉为空气气氛电炉、氮氢气氛电炉、真空试验电炉和工业燃气炉中的一种。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果: (I)本专利技术制备的纤维板为全稳定立方相氧化锆纤维板，可以在2250°C以下长时间使用；板材自身无需高温烧成，制备成本非常低廉。(2)采用吸滤成型方法，所制备的纤维板结构均匀，高温使用时后期线收缩小，有利于提闻炉体闻温使用寿命。(3)本专利技术所制备的纤维板，成分单一无杂质，是一种纯净的高温耐火保温材料，不但能在2250°C以下长时间使用，还能满足许多高温高洁净度的要求。【专利附图】【附图说明】图1、图2、图3、图4为本专利技术的全稳定氧化锆陶瓷纤维制品的数码照片。【具体实施方式】实施例1 本专利技术所述的氧化锆陶瓷纤维板的制备方法为采用以下步骤: (I)制备全稳定立方相氧化锆纤维: A按照氧化钇:氧化锆摩尔比=10%:90%的比例称取硝酸钇和碳酸锆溶于去离子水中，水的用量为硝酸钇和碳酸锆总质量的2-5倍；按照碳酸锆:硝酸摩尔比=1:4-5量取硝酸，并在室温(15°C~45°C)和搅拌条件下，将硝酸加入到碳酸锆和硝酸钇的混合溶液中，加完后继续搅拌I~2小时，得到无色透明反应液，即为含钇锆离子的复合聚合溶液。B减压浓缩得到的钇锆复合溶胶纺丝液粘度在2~25 Pa ? s范围内； C采用离心盘甩丝法纺丝,甩丝环境温度90°C,甩丝电机转速4600-7000r/min,甩丝盘边缘速度20-30m/s，获得无序堆积的含钇锆离子复合的聚合水合物纤维；在特殊气氛下，进行热处理，获得立方相氧化锆晶体纤维；所述特殊气氛是氮气、水蒸汽或它们的混合气体气氛。D将含锆有机聚合物纤维置于气氛程控炉内，在有机蒸汽气氛下，以1°C /min的升温速度，在室温~1200°C的温度范围内进行热处理，获得全稳定立方相氧化锆晶体纤维； E使用梭式窑对处理过 的纤维进行1700度高温处理，可获得纯净的、晶粒发育充分的全稳定立方相氧化错晶体纤维，直径5_20iim,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，
申请(专利权)人：龙口市正阳特种耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：