CN104193219B - 一种陶瓷高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种陶瓷高分子复合材料，按质量百分比计算包括以下组分：47～85％的3Y‑ZrO₂，4～6.5％的聚乙烯，1～5％的聚丙烯，3～12％的石蜡，1～1.5％的微晶蜡，0.3～3％的分散剂，0.7～4％的增塑剂，5～21％的石墨颗粒，石墨颗粒粒径为1μm～1mm；所述3Y‑ZrO₂、聚乙烯、聚丙烯、石蜡、微晶蜡、分散剂、增塑剂和石墨颗粒高温烧结制得呈海绵状多孔交联结构的陶瓷材料，海绵状多孔交联结构的陶瓷材料注入高分子树脂材料形成重量轻且韧性好的陶瓷复合材料。本发明还公开的一种陶瓷高分子复合材料的制备方法。

Description

一种陶瓷高分子复合材料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及陶瓷材料的制备，尤其涉及一种陶瓷高分子复合材料及其制备方法。

【背景技术】

现有的手机壳体、手表壳体及表链、饰品等，大多采用塑料、金属或玻璃材料制成，塑料材质制成的零部件非常容易磨损、刮花；金属材质制成的零部件非常容易掉漆或生锈，使用时还会造成使用者不适的过敏反应；而玻璃材质制成的零部件容易划伤和破碎，使得往往耐磨性差、容易刮花，且抗摔性能差，容易摔碎。

因此，一些手机壳体、手表壳体及表链、首饰等需要装饰功能的常用生活用品选择采用陶瓷材料或高分子材料。采用陶瓷材料制成的用品优点是耐高温、耐化学腐蚀、硬度高、抗压强度高，但缺点是抗拉强度低、塑性和韧性差，机械强度不足、耐磨性差，抗摔性能差，也容易摔碎；采用高分子材料制成的用品优点是塑性和韧性好、重量轻，但缺点是易燃、易氧化，易变形和硬度低，防护效果差，长期使用极易造成外观表面光泽失形。

【发明内容】

本发明提供一种硬度高、抗压强度好、重量轻，有一定韧性、不易脆，表面光泽度好，具有耐磨、耐刮、抗摔的陶瓷高分子复合材料及其制备方法。

为实现本发明的发明目的，采用的技术方案是：

一种陶瓷高分子复合材料，按质量百分比计算包括以下组分：47～85％的3Y-ZrO₂，4～6.5％的聚乙烯，1～5％的聚丙烯，3～12％的石蜡，1～1.5％的微晶蜡，0.3～3％的分散剂，0.7～4％的增塑剂，5～21％的石墨颗粒，石墨颗粒粒径为1μm～1mm；所述3Y-ZrO₂、聚乙烯、聚丙烯、石蜡、微晶蜡、分散剂、增塑剂和石墨颗粒高温烧结制得呈海绵状多孔交联结构的陶瓷材料，海绵状多孔交联结构的陶瓷材料注入高分子树脂材料形成重量轻且韧性好的陶瓷复合材料。

如上所述的一种陶瓷高分子复合材料，所述海绵状多孔交联结构的陶瓷材料的孔隙率为5～50％，孔径5～15微米，且为互相贯通的连通孔。

一种陶瓷高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、将微晶蜡、石蜡、聚乙烯、聚丙烯、分散剂、增塑剂按比例称量，倒入捏合机中，加热到摄氏160～165度，捏合2～2.5小时混合均匀；

2)、再将3Y-ZrO₂和石墨颗粒按比例称量，混合均匀，加入到捏合机中，与步骤一中的有机物捏合3小时混合均匀；

3)、冷却出料；

4)、在造粒机中将上述捏合好的料加热到摄氏160～165度，挤出造粒，备用；

5)、将造粒料加入到注塑机的料斗中，在注塑机中注塑成型，注塑温度控制在摄氏230～250度便于造粒料在高温下具有良好的流动性；

6)、将注塑成型好的陶瓷坯体浸泡在汽油或白电油的有机溶剂中，加热到摄氏65度，萃取脱脂；

7)、将萃取脱脂后的陶瓷坯体，码放整齐在窑炉中分段加热到摄氏320度，然后排胶，保温3小时；

8)、排胶后，在摄氏1350～1550度高温烧结，保温2小时，形成海绵状多孔交联结构的陶瓷；

9)、在注胶机内将多孔交联结构的陶瓷在高温条件下抽真空，使用树脂、配合固化剂在外部大气压力作用下，将树脂填充至微孔陶瓷的微小缝隙孔中，形成陶瓷高分子复合材料；

10)、用打磨抛光设备将陶瓷高分子复合材料抛成玉石光泽的成品。

本发明的有益效果是：

本发明通过注塑成型工艺，经过摄氏1350～1550度高温烧结，制得海绵状多孔交联结构的陶瓷材料，陶瓷材料内形成互相贯通的连通孔，在注胶机内将高分子树脂材料注入到多孔交联结构的陶瓷材料的缝隙孔中，降温后即可得到陶瓷高分子复合材料；多孔交联结构的陶瓷材料的缝隙孔中填充高分子树脂材料，达到增加陶瓷的韧性，降低陶瓷脆性，在打磨抛光后不影响氧化锆陶瓷本身的宝石光泽，使得陶瓷高分子复合材料即具有陶瓷的高硬度、高强度，抛光后仍具有宝石光泽，又具有高分子树脂材料的重量轻、韧性好的特性，特别适用于一些手机壳体、手表壳体及表链、首饰等即需要装饰功能，又需要便于携带、耐磨的日常用品。

【具体实施方式】

实施例一

一种陶瓷高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、将质量百分比为1.5％的微晶蜡、12％的石蜡、6.5％的聚乙烯、5％的聚丙烯、3％的分散剂、4％的增塑剂按比例称量，倒入捏合机中，加热到摄氏160度，捏合2小时混合均匀；

2)、再将质量百分比为47％的3Y-ZrO₂和质量百分比为21％的石墨颗粒按比例称量，混合均匀，加入到捏合机中，与步骤一中的有机物捏合3小时混合均匀；

3)、冷却出料；

4)、在造粒机中将上述捏合好的料加热到摄氏160度，挤出造粒，备用；

5)、将造粒料加入到注塑机的料斗中，在注塑机中注塑成型，注塑温度控制在摄氏230度便于造粒料在高温下具有良好的流动性；

6)、将注塑成型好的陶瓷坯体浸泡在汽油或白电油的有机溶剂中，加热到摄氏65度，萃取脱脂；

7)、将萃取脱脂后的陶瓷坯体，码放整齐在窑炉中分段加热到摄氏320度，然后排胶，保温3小时；

8)、排胶后，在摄氏1460度高温烧结，保温2小时，形成海绵状多孔交联结构的陶瓷；

9)、在注胶机内将多孔交联结构的陶瓷在高温条件下抽真空，使用树脂、配合固化剂在外部大气压力作用下，将树脂填充至微孔陶瓷的微小缝隙孔中，形成陶瓷高分子复合材料；

10)、用打磨抛光设备将陶瓷高分子复合材料抛成玉石光泽的成品。

采用该配方制备得到的陶瓷高分子复合材料的孔隙率最高，孔径最大，密度最低，适用于首饰等中减小饰品对身体的坠重感，又要保持较好的韧性且耐磨的日常用品。

实施例二

一种陶瓷高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、将质量百分比为1.5％的微晶蜡、7％的石蜡、5％的聚乙烯、3.5％的聚丙烯、2％的分散剂、4％的增塑剂按比例称量，倒入捏合机中，加热到摄氏165度，捏合2.5小时混合均匀；

2)、再将质量百分比为62％的3Y-ZrO₂和质量百分比为15％的石墨颗粒按比例称量，混合均匀，加入到捏合机中，与步骤一中的有机物捏合3小时混合均匀；

3)、冷却出料；

4)、在造粒机中将上述捏合好的料加热到摄氏165度，挤出造粒，备用；

5)、将造粒料加入到注塑机的料斗中，在注塑机中注塑成型，注塑温度控制在摄氏250度便于造粒料在高温下具有良好的流动性；

6)、将注塑成型好的陶瓷坯体浸泡在汽油或白电油的有机溶剂中，加热到摄氏65度，萃取脱脂；

7)、将萃取脱脂后的陶瓷坯体，码放整齐在窑炉中分段加热到摄氏320度，然后排胶，保温3小时；

8)、排胶后，在摄氏1460度高温烧结，保温2小时，形成海绵状多孔交联结构的陶瓷；

9)、在注胶机内将多孔交联结构的陶瓷在高温条件下抽真空，使用树脂、配合固化剂在外部大气压力作用下，将树脂填充至微孔陶瓷的微小缝隙孔中，形成陶瓷高分子复合材料；

10)、用打磨抛光设备将陶瓷高分子复合材料抛成玉石光泽的成品。

采用该配方制备得到的陶瓷高分子复合材料的孔隙率为23％，孔径10微米，孔隙率中等，密度中等，适用于日常用品中既要具有高硬度、高强度，抛光后具有较好的宝石光泽，又要具有重量轻、韧性好的特性，保持较好的耐磨性能，便于长久使用，又可以长久使用，例如，日常用品的首饰和手表。

实施例三

一种陶瓷高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、将质量百分比为1％的微晶蜡、3％的石蜡、4％的聚乙烯、1％的聚丙烯、0.3％的分散剂、0.7％的增塑剂按比例称量，倒入捏合机中，加热到摄氏165度，捏合2.5小时混合均匀；

2)、再将质量百分比为85％的3Y-ZrO₂和质量百分比为5％的石墨颗粒按比例称量，混合均匀，加入到捏合机中，与步骤一中的有机物捏合3小时混合均匀；

3)、冷却出料；

4)、在造粒机中将上述捏合好的料加热到摄氏165度，挤出造粒，备用；

5)、将造粒料加入到注塑机的料斗中，在注塑机中注塑成型，注塑温度控制在摄氏250度便于造粒料在高温下具有良好的流动性；

6)、将注塑成型好的陶瓷坯体浸泡在汽油或白电油的有机溶剂中，加热到摄氏65度，萃取脱脂；

7)、将萃取脱脂后的陶瓷坯体，码放整齐在窑炉中分段加热到摄氏320度，然后排胶，保温3小时；

8)、排胶后，在摄氏1460度高温烧结，保温2小时，形成海绵状多孔交联结构的陶瓷；

9)、在注胶机内将多孔交联结构的陶瓷在高温条件下抽真空，使用树脂、配合固化剂在外部大气压力作用下，将树脂填充至微孔陶瓷的微小缝隙孔中，形成陶瓷高分子复合材料；

10)、用打磨抛光设备将陶瓷高分子复合材料抛成玉石光泽的成品。

采用该配方制备得到的陶瓷高分子复合材料的孔隙率为5％、孔径5微米，适用于手机壳体、手表壳体及表链、首饰等中特别注重高硬度、高强度，又要抛光后保持尽量好的宝石光泽的日常用品。

以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种陶瓷高分子复合材料，其特征在于按质量百分比计算包括以下组分：

47～85％的3Y-ZrO₂，4～6.5％的聚乙烯，1～5％的聚丙烯，3～12％的石蜡，1～1.5％的微晶蜡，0.3～3％的分散剂，0.7～4％的增塑剂，5～21％的石墨颗粒，石墨颗粒粒径为1μm～1mm；所述3Y-ZrO₂、聚乙烯、聚丙烯、石蜡、微晶蜡、分散剂、增塑剂和石墨颗粒高温烧结制得呈海绵状多孔交联结构的陶瓷材料，海绵状多孔交联结构的陶瓷材料注入高分子树脂材料形成重量轻且韧性好的陶瓷复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷高分子复合材料，其特征在于，所述海绵状多孔交联结构的陶瓷材料的孔隙率为5～50％，孔径5～15微米，且为互相贯通的连通孔。

3.一种陶瓷高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将微晶蜡、石蜡、聚乙烯、聚丙烯、分散剂、增塑剂按比例称量，倒入捏合机中，加热到摄氏160～165度，捏合2～2.5小时混合均匀；

2)、再将3Y-ZrO₂和石墨颗粒按比例称量，混合均匀，加入到捏合机中，与步骤一中的有机物捏合3小时混合均匀；

3)、冷却出料；

4)、在造粒机中将上述捏合好的料加热到摄氏160～165度，挤出造粒，备用；

5)、将造粒料加入到注塑机的料斗中，在注塑机中注塑成型，注塑温度控制在摄氏230～250度便于造粒料在高温下具有良好的流动性；

6)、将注塑成型好的陶瓷坯体浸泡在汽油或白电油的有机溶剂中，加热到摄氏65度，萃取脱脂；

7)、将萃取脱脂后的陶瓷坯体，码放整齐在窑炉中分段加热到摄氏320度，然后排胶，保温3小时；

8)、排胶后，在摄氏1350～1550度高温烧结，保温2小时，形成海绵状多孔交联结构的陶瓷；

9)、在注胶机内将多孔交联结构的陶瓷在高温条件下抽真空，使用树脂、配合固化剂在外部大气压力作用下，将树脂填充至微孔陶瓷的微小缝隙孔中，形成陶瓷高分子复合材料；

10)、用打磨抛光设备将陶瓷高分子复合材料抛成玉石光泽的成品。