CN108821788A - 一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法，按质量份数，包括碳化硅50～80份，二氧化硅20～40份，氧化铝30～40份，氧化铁5～10份，二氧化钛4～8份，氧化镁1～3份，碳酸钙10～15份，芳纶纤维10～15份、改性粘结剂2～4份；本发明采用芳纶具有粘连性和良好的柔韧性，能够使纤维在基体中结合紧密，并且增加材料的柔韧度。芳纶是耐腐蚀的材料，加入一定量芳纶能提高材料的抗雨蚀能力；原料各配方能够从大部分矿石中提取，利于降低生产成本，且获得性能较好的陶瓷基复合材料。

Description

一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基材料，具体是一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。随着陶瓷基材料使用环境的不断扩展，对其性能、可加工性和整体性均提出了新的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料及其制备方法，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：
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，按质量份数，包括碳化硅50～80份，二氧化硅20～40份，氧化铝30～40份，氧化铁5～10份，二氧化钛4～8份，氧化镁1～3份，碳酸钙10～15份，芳纶纤维10～15份、改性粘结剂2～4份。
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化镁分别球磨成粉末，过200目筛网，原料细化，使原料混合更加均匀；
S2：将球磨后的碳化硅粉、二氧化硅粉、氧化铝粉、氧化铁粉、二氧化钛粉、氧化镁粉与改性粘结剂送入混合机中将各粉料均匀混合，使改性粘结剂与研磨后的原料各成分接触充分，快速混合；
S3：取碳酸钙与芳纶纤维球磨成粉末，然后溶于聚氯乙烯溶液中，再加热至100～150℃，搅拌10h～15h。
S4：将S3中所得产物常压蒸馏，蒸馏的温度为200℃～300℃，得到混合的粉末，粉末球磨后过200目筛网；
S5：最后将S4所得粉末与S2所得粉末送入混合机中进行均匀混合。
进一步的：所述改性粘结剂按质量份数计算，包括有聚乙烯蜡40～60份，石油醚2～4份，偶氮二异丁腈1～2份，丙烯酰胺1～2份。
改性粘结剂的制备方法包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯蜡与石油醚在容器中加热至90～100摄氏度，搅拌使聚乙烯蜡溶解；
第二步：再加入偶氮二异丁腈和丙烯酰胺，在偶氮二异丁腈的作用下接枝丙烯酰胺，接枝反应结束后，降温至5～20℃即可析出改性粘结剂。
进一步的：搅拌时的速率为300r/min～350r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用芳纶具有粘连性和良好的柔韧性，能够使纤维在基体中结合紧密，并且增加材料的柔韧度。芳纶是耐腐蚀的材料，加入一定量芳纶能提高材料的抗雨蚀能力；原料各配方能够从大部分矿石中提取，利于降低生产成本，且获得性能较好的陶瓷基复合材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，按质量份数，包括碳化硅50份，二氧化硅20份，氧化铝30份，氧化铁5份，二氧化钛4份，氧化镁1份，碳酸钙10份，芳纶纤维10份、改性粘结剂2份。
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化镁分别球磨成粉末，过200目筛网，原料细化，使原料混合更加均匀；
S2：将球磨后的碳化硅粉、二氧化硅粉、氧化铝粉、氧化铁粉、二氧化钛粉、氧化镁粉与改性粘结剂送入混合机中将各粉料均匀混合，使改性粘结剂与研磨后的原料各成分接触充分，快速混合；
S3：取碳酸钙与芳纶纤维球磨成粉末，然后溶于聚氯乙烯溶液中，再加热至100～150℃，搅拌10h～15h。
S4：将S3中所得产物常压蒸馏，蒸馏的温度为200℃～300℃，得到混合的粉末，粉末球磨后过200目筛网；
S5：最后将S4所得粉末与S2所得粉末送入混合机中进行均匀混合。
进一步的：所述改性粘结剂按质量份数计算，包括有聚乙烯蜡40份，石油醚2份，偶氮二异丁腈1份，丙烯酰胺1份。
改性粘结剂的制备方法包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯蜡与石油醚在容器中加热至90～100摄氏度，搅拌使聚乙烯蜡溶解；
第二步：再加入偶氮二异丁腈和丙烯酰胺，在偶氮二异丁腈的作用下接枝丙烯酰胺，接枝反应结束后，降温至5～20℃即可析出改性粘结剂。
上述的搅拌的速率为300r/min～350r/min。
实施例2
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，按质量份数，包括碳化硅65份，二氧化硅30份，氧化铝35份，氧化铁7份，二氧化钛6份，氧化镁2份，碳酸钙12份，芳纶纤维12份、改性粘结剂3份。
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化镁分别球磨成粉末，过200目筛网，原料细化，使原料混合更加均匀；
S2：将球磨后的碳化硅粉、二氧化硅粉、氧化铝粉、氧化铁粉、二氧化钛粉、氧化镁粉与改性粘结剂送入混合机中将各粉料均匀混合，使改性粘结剂与研磨后的原料各成分接触充分，快速混合；
S3：取碳酸钙与芳纶纤维球磨成粉末，然后溶于聚氯乙烯溶液中，再加热至100～150℃，搅拌10h～15h。
S4：将S3中所得产物常压蒸馏，蒸馏的温度为200℃～300℃，得到混合的粉末，粉末球磨后过200目筛网；
S5：最后将S4所得粉末与S2所得粉末送入混合机中进行均匀混合。
进一步的：所述改性粘结剂按质量份数计算，包括有聚乙烯蜡50份，石油醚3份，偶氮二异丁腈1.5份，丙烯酰胺1.5份。
改性粘结剂的制备方法包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯蜡与石油醚在容器中加热至90～100摄氏度，搅拌使聚乙烯蜡溶解；
第二步：再加入偶氮二异丁腈和丙烯酰胺，在偶氮二异丁腈的作用下接枝丙烯酰胺，接枝反应结束后，降温至5～20℃即可析出改性粘结剂。
上述的搅拌的速率为300r/min～350r/min。
实施例3
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，按质量份数，包括碳化硅80份，二氧化硅40份，氧化铝40份，氧化铁10份，二氧化钛8份，氧化镁3份，碳酸钙15份，芳纶纤维15份、改性粘结剂4份。
一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化镁分别球磨成粉末，过200目筛网，原料细化，使原料混合更加均匀；
S2：将球磨后的碳化硅粉、二氧化硅粉、氧化铝粉、氧化铁粉、二氧化钛粉、氧化镁粉与改性粘结剂送入混合机中将各粉料均匀混合，使改性粘结剂与研磨后的原料各成分接触充分，快速混合；
S3：取碳酸钙与芳纶纤维球磨成粉末，然后溶于聚氯乙烯溶液中，再加热至100～150℃，搅拌10h～15h。
S4：将S3中所得产物常压蒸馏，蒸馏的温度为200℃～300℃，得到混合的粉末，粉末球磨后过200目筛网；
S5：最后将S4所得粉末与S2所得粉末送入混合机中进行均匀混合。
进一步的：所述改性粘结剂按质量份数计算，包括有聚乙烯蜡60份，石油醚4份，偶氮二异丁腈2份，丙烯酰胺2份。
改性粘结剂的制备方法包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯蜡与石油醚在容器中加热至90～100摄氏度，搅拌使聚乙烯蜡溶解；
第二步：再加入偶氮二异丁腈和丙烯酰胺，在偶氮二异丁腈的作用下接枝丙烯酰胺，接枝反应结束后，降温至5～20℃即可析出改性粘结剂。
上述的搅拌的速率为300r/min～350r/min。
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 (7)

1.一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，其特征在于，按质量份数，包括碳化硅50～80份，二氧化硅20～40份，氧化铝30～40份，氧化铁5～10份，二氧化钛4～8份，氧化镁1～3份，碳酸钙10～15份，芳纶纤维10～15份、改性粘结剂2～4份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，其特征在于，按质量份数，改性粘结剂包括有聚乙烯蜡40～60份，石油醚2～4份，偶氮二异丁腈1～2份，丙烯酰胺1～2份。
3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料，其特征在于，所述改性粘结剂的制备方法包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯蜡与石油醚在容器中加热至90～100摄氏度，搅拌使聚乙烯蜡溶解；
第二步：再加入偶氮二异丁腈和丙烯酰胺，在偶氮二异丁腈的作用下接枝丙烯酰胺，接枝反应结束后，降温至5～20℃即可析出改性粘结剂。
4.一种如权利要求1所述的耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化镁分别球磨成粉末，过200目筛网；
S2：将球磨后的碳化硅粉、二氧化硅粉、氧化铝粉、氧化铁粉、二氧化钛粉、氧化镁粉与改性粘结剂送入混合机中将各粉料均匀混合；
S3：取碳酸钙与芳纶纤维球磨成粉末，然后溶于聚氯乙烯溶液中，再加热至100～150℃。
S4：将S3中所得产物常压蒸馏，得到混合的粉末，粉末球磨后过200目筛网；
S5：最后将S4所得粉末与S2所得粉末送入混合机中进行均匀混合。
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，搅拌的速率为300r/min～350r/min。
6.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，S3中碳酸钙与芳纶纤维混入聚氯乙烯溶液中搅拌10h～15h。
7.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀的陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，蒸馏的温度为200℃～300℃。
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