CN106904936A - 一种塑性和韧性好的陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土32‑45份、玻璃渣15‑24份、聚酯纤维5‑10份、草木灰11‑18份、氟化钙3‑8份、碳酸钠2‑6份、石英砂5‑16份、聚乙烯醇3‑10份、纤维素1‑4份和动物骨灰0.5‑2份。本发明还公布了该陶瓷材料的制备方法。本产品原料来源广泛，制备工艺简单，操作方便，不需对设备进行更新改造，适用于大规模的工业化生产；该产品中各组分起协同作用，制备的产品抗拉强度高和致密度高，机械稳定性、化学稳定性和热稳定性好，实用性强，可以满足人们的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷，具体是一种塑性和韧性好的陶瓷材料。
背景技术
随着科技的发展，人们使用的各种材料也在逐渐改进，陶瓷材料就是其中一种。陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。陶瓷材料是现有工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，而且塑性和韧性很差，同时现有技术中陶瓷的制备的成本较高，影响了使用者的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑性和韧性好的陶瓷材料，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：
一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土32-45份、玻璃渣15-24份、聚酯纤维5-10份、草木灰11-18份、氟化钙3-8份、碳酸钠2-6份、石英砂5-16份、聚乙烯醇3-10份、纤维素1-4份和动物骨灰0.5-2份。
作为本发明进一步的方案：纤维素采用甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素的一种或者几种的混合物，动物骨灰采用牛骨灰、羊骨灰、猪骨灰和马骨灰的一种或者几种的混合物。
作为本发明进一步的方案：石英砂的直径为0.006-0.05mm。
所述塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：2-4：4-7，球磨2-5小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在40-60摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.5-0.8倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制5-12分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1200-1700摄氏度下烧结并且保温35-100分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤一中的球磨温度为38-50摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本产品原料来源广泛，制备工艺简单，操作方便，不需对设备进行更新改造，适用于大规模的工业化生产；该产品中各组分起协同作用，制备的产品抗拉强度高和致密度高，机械稳定性、化学稳定性和热稳定性好，实用性强，可以满足人们的使用需求。
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
一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土32份、玻璃渣15份、聚酯纤维5份、草木灰11份、氟化钙3份、碳酸钠2份、石英砂5份、聚乙烯醇3份、纤维素1份和动物骨灰0.5份。纤维素采用甲基纤维素、和羟丙基纤维素的混合物，动物骨灰采用牛骨灰和羊骨灰的混合物。
所述塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：3：5，球磨2.5小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在46摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.5倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制7分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1350摄氏度下烧结并且保温50分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
实施例2
一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土37份、玻璃渣18份、聚酯纤维7份、草木灰14份、氟化钙5份、碳酸钠4份、石英砂9份、聚乙烯醇5份、纤维素2.5份和动物骨灰1份。石英砂的直径为0.01mm。
所述塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：4：6，球磨4小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在52摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.7倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制8分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1420摄氏度下烧结并且保温65分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
实施例3
一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土40份、玻璃渣21份、聚酯纤维9份、草木灰16份、氟化钙7份、碳酸钠5份、石英砂12份、聚乙烯醇8份、纤维素3份和动物骨灰1.5份。纤维素采用甲基纤维素和羟乙基纤维素的混合物，动物骨灰采用猪骨灰和马骨灰的混合物。石英砂的直径为0.02mm。
所述塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：3：77，球磨4小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在55摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.8倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制10分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1500摄氏度下烧结并且保温80分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
实施例4
一种塑性和韧性好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：黏土44份、玻璃渣23份、聚酯纤维10份、草木灰17份、氟化钙8份、碳酸钠6份、石英砂16份、聚乙烯醇10份、纤维素4份和动物骨灰2份。纤维素采用甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素的混合物，动物骨灰采用牛骨灰、羊骨灰、猪骨灰和马骨灰的混合物。石英砂的直径为0.03mm。
所述塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：2：5，在42摄氏度下球磨4小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在60摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.8倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制12分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1600摄氏度下烧结并且保温90分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
本产品以黏土、玻璃渣、草木灰和石英砂为基体，以聚酯纤维、氟化钙、动物骨灰和聚乙烯醇填充在基体的空隙中，聚酯纤维具有较高的强度与弹性恢复能力，可以改善产品的高温稳定性、塑性和抗拉强度。氟化钙和动物骨灰可以增强产品的抗拉强度。纤维素为白色或类白色纤维状或颗粒状粉末，无臭并且纤维素的水溶液在常温下相当稳定，高温时能凝胶，并且此凝胶能随温度的高低与溶液互相转变，具有优良的润湿性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性。本产品的制备方法中将原料先干燥再压制，最后烧结，可以制备高致密度、机械稳定性、化学稳定性和热稳定性好的陶瓷。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种塑性和韧性好的陶瓷材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：黏土32-45份、玻璃渣15-24份、聚酯纤维5-10份、草木灰11-18份、氟化钙3-8份、碳酸钠2-6份、石英砂5-16份、聚乙烯醇3-10份、纤维素1-4份和动物骨灰0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的塑性和韧性好的陶瓷材料，其特征在于，所述纤维素采用甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素的一种或者几种的混合物，动物骨灰采用牛骨灰、羊骨灰、猪骨灰和马骨灰的一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的塑性和韧性好的陶瓷材料，其特征在于，所述石英砂的直径为0.006-0.05m。
4.一种如权利要求1-3任一所述的塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将黏土、玻璃渣、聚酯纤维、石英砂和动物骨灰放入球磨机中并且加入球磨球和无水乙醇，混合料、无水乙醇和球磨球的重量之比为1：2-4：4-7，球磨2-5小时即可得到第一混合物；
步骤二，将草木灰、氟化钙和碳酸钠混合均匀，得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物、纤维素和第一混合物混合均匀并且在40-60摄氏度下烘干，得到烘干粉料；
步骤四，将聚乙烯醇加入烘干粉料中并且加入总重量0.5-0.8倍的去离子水，得到浆料，再将浆料放于喷雾干燥机中，干燥后压制5-12分钟，得到坯料；
步骤五，将坯料在1200-1700摄氏度下烧结并且保温35-100分钟后取出，自然冷却后即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的塑性和韧性好的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的球磨温度为38-50摄氏度。
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