一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料及成型方法与流程

本发明涉及氧化铝纤维增强陶瓷复合材料，具体而言，涉及一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料及成型方法。

背景技术：

1、陶瓷过滤材料具有耐高温、抗热震性好、抗腐蚀、过滤阻力低、过滤效果好等优点，在化工过滤、尾气过滤、空气净化等领域具有广阔的应用前景。然而，现有的陶瓷过滤材料抗折强度低，可靠性差，弯折强度通常不超过5mpa，在实际施工和使用过程中，极易发生弯折断裂，使用寿命较短，限制了陶瓷过滤材料的推广应用。

2、因此，要获得机械性能优良的陶瓷过滤材料，就必须在保证其力学强度。氧化铝纤维是一种高强度搞模量的氧化物陶瓷纤维，其熔点通常高于1800℃，长时使用温度超过1000℃，可用做高温过滤材料的增强体。以氧化铝纤维作为增强体，制备氧化物陶瓷基过滤材料，可以极大地提高陶瓷材料的强度和韧性，改善陶瓷材料易脆断的缺点，提高过滤材料的可靠性，延长其使用寿命，在纤维增强复合材料方面有广泛的应用。因此，如何将氧化铝纤维与陶瓷过滤材料结合制作成型是目前需要解决的技术问题。

3、为此，中国专利cn114455962a提出了一种氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法，该专利通过球磨制备氧化铝浆料,再对氧化铝纤维预制体进行预处理,经过真空浸渍沉降和热处理，循环增密得到氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料成品；制作过程中，需要重复操作多次才可得到氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料成品，大大提高了制作难度及成本，降低了制作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述背景技术中提出的问题，继而提出了一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料及其成型方法。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

3、一种高强度氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料的成型方法，包括如下步骤：

4、(1)氧化物陶瓷浆料制备：向球磨罐中加入超纯水、氧化物溶胶和氧化物陶瓷粉，球磨一定时间后，得到混合液a；将上述混合液a加入高速分散机中，依次加入分散剂和氧化铝短切纤维，高速搅拌分散后得到氧化物陶瓷浆料b；

5、(2)氧化铝纤维布预处理：将氧化铝纤维布以一定速率经过高温炉腔加热，使纤维布表面的浸润剂发生热解，得到去除浸润剂的氧化铝纤维布；

6、(3)缠绕成型：将步骤(2)得到的氧化铝纤维布浸渍步骤(1)得到的氧化物陶瓷浆料b，然后缠绕到芯模上，往复多层缠绕达到一定厚度，得到具有一定形状和厚度的湿坯，在真空烘箱中干燥后得到氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料坯体；

7、(4)烧结：将步骤(3)得到的干燥氧化铝纤维纤维增强陶瓷过滤材料坯体置于马弗炉中，以一定的升温速率升温至一定温度后，保温一定时间使坯体进行烧结，待自然降温至室温后，得到高强度氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料成品。

8、更进一步的，所述氧化物陶瓷浆料制备时，按重量位100份数计，包括50～75份超纯水、10～25份氧化物溶胶、5～20份氧化物陶瓷粉、0.2～3份分散剂及1～10份氧化铝短切纤维。

9、优选的，所述超纯水的重量分数为60份、61份、65份、68份或70.5份。

10、优选的，所述氧化物溶胶的重量分数为15份、17份、22份或24份。

11、优选的，所述氧化物陶瓷粉的重量分数为6份、10份、14份、15.5份或17份。

12、优选的，所述分散剂的重量分数为0.5份、1份或2份。

13、优选的，所述氧化铝短切纤维的重量分数为3份、4份或5份。

14、更进一步的，所述氧化物溶胶包括硅溶胶、氧化铝溶胶、莫来石溶胶的一种或多种。

15、更进一步的，所述氧化物陶瓷粉包括氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、莫来石粉、硅酸镁铝粉、拟薄水铝石粉的一种或多种。

16、更进一步的，所述氧化铝纤维布和氧化铝短切纤维是以氧化铝为主要成分，其他组成成分包括莫来石、二氧化硅、氧化硼等。

17、更进一步的，所述分散剂是柠檬酸、柠檬酸钠、聚丙烯酸钠、聚羧酸钠的一种或多种。

18、更进一步的，所述所述氧化物溶胶的固含量为20～30wt％。

19、优选地，所述氧化物溶胶的固含量为25wt％。

20、更进一步的，所述氧化物陶瓷粉的粒径分布d90为100～300nm。

21、优选地，所述氧化铝粉的粒径分布d90为150nm。

22、更进一步的，所述氧化铝纤维布的宽度为10～20mm，厚度为0.1～1mm。

23、优选地，所述氧化铝纤维布的宽度为15mm，厚度为0.4mm。

24、更进一步的，所述氧化铝短切纤维长度为1～3mm。

25、优选地，所述氧化铝短切纤维长度为2mm。

26、更进一步的，所述球磨罐球磨转速为300～1000转/分钟，球磨时间为2～12h。

27、优选地，所述球磨罐转速为600转/分钟，球磨罐球磨时间为4h。

28、更进一步的，所述真空烘箱干燥温度为60-180℃，干燥时间为2-24h。

29、优选地，所述真空烘箱干燥温度为130℃，干燥时间为12h。

30、更进一步的，所述马弗炉烧结温度为600-900℃，烧结升温速率为3-20℃/min，热处理保温时间为0.5-3h。

31、优选的，所述马弗炉烧结温度为750℃，烧结升温速率为10℃/min，热处理保温时间为1.5h。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、1、本发明提供的一种氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料以短切纤维、氧化物溶胶和氧化物陶瓷粉为原料制备氧化物陶瓷浆料，将氧化铝纤维布进行预处理去除浸润剂后，进行浸渍氧化物陶瓷浆料缠绕到芯模上成型，然后进行干燥及热处理得到高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料，制备方法简单易行，仅通过一次操作即可实现，不必反复重复进行，成本低、无污染。

34、2、本发明通过引入氧化铝连续纤维和短切纤维，增加纤维在过滤材料中的含量，充分发挥了纤维的增韧增强作用，提高了过滤材料的力学性能，延长其使用寿命。

35、3、本发明引入的短切纤维还可作为氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料的过滤通道，其自身具备过滤性，有利于提高过滤性能，大大提高了氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料的使用效果。

技术特征：

1.一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料的成型方法，其特征在于：

10.一种氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料及成型方法，包括氧化物陶瓷浆料制备、氧化铝连续纤维布预处理、缠绕成型及烧结四个步骤；氧化铝纤维增强陶瓷过滤材料以短切纤维、氧化物溶胶和氧化物陶瓷粉为原料制备氧化物陶瓷浆料，将氧化铝纤维布进行预处理去除浸润剂后，进行浸渍氧化物陶瓷浆料缠绕到芯模上成型，然后进行干燥及热处理得到高强度氧化铝纤维增强氧化物陶瓷过滤材料，通过引入氧化铝连续纤维和短切纤维，增加纤维在过滤材料中的含量，充分发挥了纤维的增韧增强作用，提高了过滤材料的力学性能，延长其使用寿命；本发明提供的氧化铝纤维增强型陶瓷过滤材料力学性能优异，弯曲强度＞10MPa，其成型方法简单、成本低。

技术研发人员：慈吉良,井良霄,刘冬冬,党钊,张杰,李晓华
受保护的技术使用者：山东东珩国纤新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5