CN103880427A - 麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法 - Google Patents

麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法，它的步骤如下：（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，制成预制件；（3）将预制件放入真空炉中，在700-1300℃的条件下进行碳化，得到碳化预制件；（4）将真空炉底部铺上Si粉，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，在1450-1800℃的条件下进行渗硅，得到麦秆层状碳化硅陶瓷。本发明通过将麦秆叠层后，通过酚醛树脂进行浸渍，然后通过真空碳化并渗硅的方法获得麦秆层状碳化硅陶瓷。该方法工艺简单、可规模化生产。该麦秆层状陶瓷遗传有麦秆的形貌和结构，拥有较高的强度，可达5-120MPa。

Description

麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种绿色陶瓷的制备方法，属于绿色环保领域。
背景技术
利用可再生的材料制备陶瓷材料已经成为目前陶瓷材料研究的热点之一。近年来，人们在这方面已经进行了大量的研究。概括起来分为两大类：一类是利用可再生的材料作为碳源或结构模板来制备陶瓷纤维。另一类是利用可再生的材料直接转变成陶瓷。
现有的麦秆处理多为农户利用焚烧的方式来处理。然而，麦秆露天焚烧对大气环境影响较重，焚烧产生的浓烟中含有大量的一氧化碳、二氧化碳等有害气体，影响人体健康；焚烧麦秆产生的浓烟会使天空能见度降低，对交通安全构成威胁，有时甚至还会引发火灾，危害到公共安全。类似事件并不少见：2012年一男子烧麦秆，不慎“火烧连营”，殃及邻家十多亩麦秆、一间猪棚以及30多棵2米多高的树木；也有人烧麦秆，没想到烧伤自己70%的皮肤。
烧麦秆危害多多，农户们怎么还要烧呢？许多人表示，他们烧麦秆也是无奈之举。从前农村都用麦秆做燃料，现在家家户户都用上了煤气灶、电饭锅，不需要麦秆烧灶头了，而麦秆全部还田也不现实，麦秆分量轻，还田后不大面积翻种后期作物不易着土，而且量太大不易腐烂，会影响下一季作物的生长。近年来，环境治理和环境保护越来越受到重视，麦秆的处理和利用也受到社会关注。
发明内容
本发明的目的在于利用农业剩余物---农民无法处理的麦秆为原料，通过叠层、浸渍、碳化、渗硅处理，从而获得层状绿色碳化硅陶瓷。
使用农业剩余物麦秆为原料，通过将麦秆进行叠层，并利用酚醛树脂进行浸渍得到预制件，然后将以上预制件进行真空碳化并渗硅的办法获得层状绿色碳化硅陶瓷。
本发明的技术方案是：一种麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法，它的步骤如下：
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的3-40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在700-1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为10-50min，得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的2-15%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的2-15%，在1450-1800℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为20-50min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷。
一种麦秆层状碳化硅陶瓷的另一种制备方法，它的步骤如下：
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的3-40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在700-1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为10-50min，然后重复步骤（2），得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的2-15%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的2-15%，在1450-1800℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为20-50min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷。
本发明的有益效果是：以农业废弃物麦秆为原料，通过将其叠层，浸渍（包括多次浸渍），真空碳化，或重复浸渍，最后进行硅化反应的方法获得麦秆层状碳化硅陶瓷。该方法属于绿色陶瓷领域，是一种处理农业废弃物的新方法，附加值高，可规模化生产。本发明通过将麦秆叠层后，通过酚醛树脂进行浸渍，然后通过真空碳化并渗硅的方法获得麦秆层状碳化硅陶瓷。该方法工艺简单、可规模化生产。该麦秆层状陶瓷遗传有麦秆的形貌和结构，拥有较高的强度，可达5-120MPa。
实施例1
将麦秆编织后叠层，层数为10，在油压机上定型并固定，然后将叠层放入酚醛树脂中进行浸渍获得预制件；将以上预制件放入真空炉中，底部铺上预制件的质量5%的Si粉，上部撒入预制件质量5%的Si粉，然后进行碳化，碳化温度为1050℃，时间为40min；接着在真空炉中继续升温至1550℃进行硅化反应，反应时间为40min。最后获得麦秆层状碳化硅陶瓷。强度为20MPa。
实施例2
将麦秆编织后叠层，层数为20，在油压机上定型并固定，然后将叠层放入酚醛树脂中进行浸渍获得预制件；将以上预制件放入真空炉中进行碳化，碳化温度为1050℃，时间为40min；然后将碳化后的预制件再次放入酚醛树脂中进行浸渍，取出后将其放入真空炉中准备硅化，在以上预制件底部铺上预制件的质量5%的Si粉，上部撒入预制件质量5%的Si粉，接着在真空炉中继续升温至1550℃进行硅化反应，反应时间为40min。最后获得麦秆层状碳化硅陶瓷，强度为55MPa。
实施例3
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为50min，得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的2%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的2%，在1450℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为20min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷，强度为80MPa。
实施例4
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为50min，得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的15%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的15%，在1800℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为50min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷，强度为60MPa。
实施例5
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的20%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在1200℃的条件下进行碳化，碳化时间为20min，然后重复步骤（2），得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的10%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的10%，在1600℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为40min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷，强度为120MPa。
实施例6
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的30%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在800℃的条件下进行碳化，碳化时间为20min，然后重复步骤（2），得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的10%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的10%，在1700℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为40min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷，强度为100MPa。

Claims (2)

1.一种麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的3-40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在700-1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为10-50min，得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的2-15%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的2-15%，在1450-1800℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为20-50min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷。
2.一种麦秆层状碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：
（1）将麦秆进行编织或拼排成为片层，然后将片层麦秆一层层叠起来，在油压机上定型固定，得到叠层麦秆；
（2）将叠层麦秆放入酚醛树脂中进行浸渍，所述酚醛树脂的质量为制备叠层所用麦秆质量的3-40%，制成预制件；
（3）将预制件放入真空炉中，在700-1300℃的条件下进行碳化，碳化时间为10-50min，然后重复步骤（2），得到碳化预制件；
（4）将真空炉底部铺上Si粉，底部Si粉的质量为碳化预制件质量的2-15%，放入碳化预制件，然后在其碳化预制件顶部撒Si粉，顶部Si粉的质量碳化预制件质量的2-15%，在1450-1800℃的条件下进行渗硅，渗硅时间为20-50min，得到麦秆层状碳化硅陶瓷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102491778A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 中原工学院 一种使用纸浆碳源骨架制备SiC多孔材料的方法

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艾桃桃: "生物形态多孔SiC 陶瓷的制备技术", 《中国陶瓷》 *

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