CN106587936A - 一种改性复合陶瓷材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性复合陶瓷材料,所述改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆5‑8份、聚硅氧烷10‑20份、焦磷酸钠2‑6份、氧化铝4‑7份、酒石酸钠7‑11份、磷酸二氢锌2‑4份、异塞唑啉酮0.53‑0.87份、马来酸酐5‑10份、谷氨酸4‑6份、丙烯酸异丙酯3‑6份、二甲基硅油2‑4份、陶瓷粉末40‑50份。本发明制备的改性复合陶瓷材料,经测试,破坏强度≥2560N,断裂模数≥80MPa,强度高,经久耐用,满足市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域,具体是一种改性复合陶瓷材料。
背景技术
陶瓷颗粒具有高的比强度、高的比模量,热膨胀系数小,以及良好的耐高温性和耐磨性等优点,现已作为轻量化结构材料广泛的应用于航空航天、交通运输等领域。近年来,随着国内航空航天及汽车、电子行业的迅猛发展,对复合陶瓷材料的需求量正逐年增加。目前,复合陶瓷材料的制备工艺有粉末冶金、挤压铸造、喷射共沉积和搅拌铸造等方法。进行纳米改性复合陶瓷材料具有生产成本低,设备简单,工艺流程短,生产率高等特点,是高性能改性复合陶瓷材料工业规模生产较为理想的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性复合陶瓷材料,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆5-8份、聚硅氧烷10-20份、焦磷酸钠2-6份、氧化铝4-7份、酒石酸钠7-11份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.53-0.87份、马来酸酐5-10份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末40-50份。
作为本发明进一步的方案:以重量份计,由以下原料组成:氧化锆6-8份、聚硅氧烷13-19份、焦磷酸钠3-5份、氧化铝4-7份、酒石酸钠8-10份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.65-0.82份、马来酸酐6-9份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末44-47份。
作为本发明进一步的方案:以重量份计,由以下原料组成:氧化锆7份、聚硅氧烷15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为10-20μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1120-1200℃,然后保温30-42min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为100-200nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为8-12MPa,反应温度为60-70℃,反应时间为20-30min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
作为本发明进一步的方案:具体步骤(1)中梯度升温具体为每1min中升温10℃。
作为本发明进一步的方案:具体步骤(1)中然后保温37min。
作为本发明进一步的方案:具体步骤(2)中控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明制备的改性复合陶瓷材料,经测试,破坏强度≥2560N,断裂模数≥80MPa,强度高,经久耐用,满足市场需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆5份、聚硅氧烷10份、焦磷酸钠2份、氧化铝4份、酒石酸钠7份、磷酸二氢锌2份、异塞唑啉酮0.53份、马来酸酐5份、谷氨酸4份、丙烯酸异丙酯3份、二甲基硅油2份、陶瓷粉末40份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为10μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1120℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温30min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为100nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为8MPa,反应温度为60℃,反应时间为20min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
实施例2
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆6份、聚硅氧烷13份、焦磷酸钠3份、氧化铝4份、酒石酸钠8份、磷酸二氢锌2份、异塞唑啉酮0.65份、马来酸酐6份、谷氨酸4份、丙烯酸异丙酯3份、二甲基硅油2份、陶瓷粉末44份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为10μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1120℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温30min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为100nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为8MPa,反应温度为60℃,反应时间为20min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
实施例3
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆7份、聚硅氧烷15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为15μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1165℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温37min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为150nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
实施例4
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆8份、聚硅氧烷19份、焦磷酸钠5份、氧化铝7份、酒石酸钠10份、磷酸二氢锌4份、异塞唑啉酮0.82份、马来酸酐9份、谷氨酸6份、丙烯酸异丙酯6份、二甲基硅油4份、陶瓷粉末47份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为20μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1200℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温42min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为200nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为12MPa,反应温度为70℃,反应时间为30min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
实施例5
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆8份、聚硅氧烷20份、焦磷酸钠6份、氧化铝7份、酒石酸钠11份、磷酸二氢锌4份、异塞唑啉酮0.87份、马来酸酐10份、谷氨酸6份、丙烯酸异丙酯6份、二甲基硅油4份、陶瓷粉末50份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为20μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1200℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温42min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为200nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为12MPa,反应温度为70℃,反应时间为30min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
对比例1
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:聚硅氧烷15份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、聚硅氧烷、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为15μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1165℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温37min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为150nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
对比例2
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆7份、聚硅氧烷15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为15μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1165℃,梯度升温具体为每1min中升温10℃,然后保温37min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为150nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
对比例3
一种改性复合陶瓷材料,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆7份、聚硅氧烷15份、焦磷酸钠4份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为15μm,随后在氮气保护下进行烧结,直接升温至1165℃,然后保温37min,保温后在1h内降温至室温,制得混合粉末,待用;
(2)接着,在反应釜中加入混合粉末、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯,混匀后进行超声分散,控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
综上所述,将本发明实施例1-5制备及对比例1-3制备的复合陶瓷材料进行测试;本发明实施例1-5制备的复合陶瓷材料,破坏强度为2560-2874N,断裂模数为80-84MPa;而对比例1-3制备的复合陶瓷材料,破坏强度为1895-2261N,断裂模数为35-44MPa。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种改性复合陶瓷材料,其特征在于,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆5-8份、聚硅氧烷10-20份、焦磷酸钠2-6份、氧化铝4-7份、酒石酸钠7-11份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.53-0.87份、马来酸酐5-10份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末40-50份。
2.根据权利要求1所述的改性复合陶瓷材料,其特征在于,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆6-8份、聚硅氧烷13-19份、焦磷酸钠3-5份、氧化铝4-7份、酒石酸钠8-10份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.65-0.82份、马来酸酐6-9份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末44-47份。
3.根据权利要求1所述的改性复合陶瓷材料,其特征在于,以重量份计,由以下原料组成:氧化锆7份、聚硅氧烷15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的改性复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
(1)首先,将陶瓷粉末、氧化锆、聚硅氧烷、焦磷酸钠、氧化铝混合,采用球磨机进行研磨,研磨至粒径为10-20μm,随后在氮气保护下进行烧结,梯度升温至1120-1200℃,然后保温30-42min,保温后在30min内降温至室温,采用超微破碎,破碎至粒径为100-200nm,喷雾干燥,制得超微粉,待用;
(2)接着,在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油,混匀后进行超声分散,控制反应压强为8-12MPa,反应温度为60-70℃,反应时间为20-30min,反应结束后,真空冷冻干燥即得。
5.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于,具体步骤(1)中梯度升温具体为每1min中升温10℃。
6.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于,具体步骤(1)中然后保温37min。
7.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于,具体步骤(2)中控制反应压强为10MPa,反应温度为65℃,反应时间为25min。
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