CN112266768A - 石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法，由以下组分按质量份数配成：高铝瓷磨料40‑60份、氧化石墨烯溶液20‑30份、磷硅酸锶锌3‑8份、高岭石5‑10份、固体碱10‑20份。本发明设计了新型的石墨烯改性高铝瓷磨料，对常规高铝瓷磨料进行了进一步改进，大大提高了高铝瓷磨料的各项力学性能，从而大大提高了磨具的使用寿命。

Description

石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及磨料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法。
背景技术
高铝瓷磨料（氧化铝含量在99.9%的氧化铝陶瓷磨料）是一种以氧化铝为主体的陶瓷磨料，高铝瓷磨料有较好的传导性、机械强度和耐高温性，其烧结温度高达1650-1990℃，用途越来越广泛。
现有技术中，已经开始逐渐将石墨烯应用到陶瓷磨料中，提高陶瓷磨具的强度和韧性，延长磨具的使用寿命。然而石墨烯与高铝瓷磨料之间无法达到很好的键合作用，直接混合很容易导致石墨烯与磨料分散，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种耐磨性强、耐高温、使用寿命长的石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种石墨烯改性高铝瓷磨料，由以下组分按质量份数配成：高铝瓷磨料40-60份、氧化石墨烯溶液20-30份、磷硅酸锶锌3-8份、高岭石5-10份、固体碱10-20份。
作为优选，所述固体碱采用KOH固化碱。
为了进一步提高高铝瓷磨料的各项力学性能，在本发明一较佳实施例中，所述石墨烯采用如下工艺制成：
（1）将石墨在强酸中(过氯酸、硫酸或硝酸)，以Hg /Hg2SO4为电极电解氧化后投入水中，干燥后便得到氧化石墨烯；
（2）将氧化石墨烯用二甲基甲酰胺润湿，加入氧化石墨烯重量份的1%的异丙醇及1%的聚丙烯酰胺，超声波分散1-2h，得到氧化石墨烯溶液。
本发明还提供一种上述石墨烯改性高铝瓷磨料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将定量高铝瓷磨料、磷硅酸锶锌、高岭石加入氧化石墨烯溶液中，加热至40℃，搅拌均匀；
（2）加入固体碱，搅拌均匀；
（3）加入上述混合液2-3倍的水，并加入KH550，搅拌均匀；
（4）抽滤除水，得到石墨烯改性高铝瓷湿料；
（5）将上述石墨烯改性高铝瓷湿料加入到树脂结合剂和填料中，搅拌均匀；
（6）采用热压成型工艺得到石墨烯改性高铝瓷磨料。
作为优选，步骤（1）中，氧化石墨烯溶液的浓度为1-3%。
作为优选，步骤（1）中，搅拌时间为1-2h；步骤（2）中，搅拌时间为0.5-1h；步骤（3）中，搅拌时间为0.5-1h；步骤（5）中，搅拌时间为0.5-1h。
作为优选，步骤（6）中，热压成型的温度为200-300℃，压力为10-12MPa，热压时间为0.5-1h。
本发明石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法的有益效果是：本发明设计了新型的石墨烯改性高铝瓷磨料，对常规高铝瓷磨料进行了进一步改进，大大提高了高铝瓷磨料的各项力学性能，从而大大提高了磨具的使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
将高铝瓷磨料45份、磷硅酸锶锌5份、高岭石8份加入浓度为1%的氧化石墨烯溶液25份中，加热至40℃，搅拌2h；加入固体碱17份，搅拌1h；加入上述混合液2倍的水，并加入1份的KH550，搅拌0.5h；抽滤除水，得到石墨烯改性高铝瓷湿料；将上述石墨烯改性高铝瓷湿料加入到树脂结合剂10份和填料5份中，搅拌0.5h；采用热压成型工艺，温度为280℃，压力为12MPa，热压时间为1h，得到石墨烯改性高铝瓷磨料。
对该石墨烯改性高铝瓷磨料检测，其抗拉强度为197MPa，洛氏硬度6.3。
实施例2：
将高铝瓷磨料40份、磷硅酸锶锌8份、高岭石10份加入浓度为3%的氧化石墨烯溶液22份中，加热至40℃，搅拌2h；加入固体碱20份，搅拌1h；加入上述混合液3倍的水，并加入1份的KH550，搅拌1h；抽滤除水，得到石墨烯改性高铝瓷湿料；将上述石墨烯改性高铝瓷湿料加入到树脂结合剂10份和填料5份中，搅拌0.5h；采用热压成型工艺，温度为200℃，压力为10MPa，热压时间为0.5h，得到石墨烯改性高铝瓷磨料。
对该石墨烯改性高铝瓷磨料检测，其抗拉强度为186MPa，洛氏硬度5.8。
实施例3：
将高铝瓷磨料52份、磷硅酸锶锌5份、高岭石6份加入浓度为3%的氧化石墨烯溶液24份中，加热至40℃，搅拌2h；加入固体碱13份，搅拌1h；加入上述混合液2倍的水，并加入1份的KH550，搅拌1h；抽滤除水，得到石墨烯改性高铝瓷湿料；将上述石墨烯改性高铝瓷湿料加入到树脂结合剂10份和填料5份中，搅拌1h；采用热压成型工艺，温度为300℃，压力为12MPa，热压时间为1h，得到石墨烯改性高铝瓷磨料。
对该石墨烯改性高铝瓷磨料检测，其抗拉强度为199MPa，洛氏硬度6.8。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种石墨烯改性高铝瓷磨料，其特征在于，由以下组分按质量份数配成：高铝瓷磨料40-60份、氧化石墨烯溶液20-30份、磷硅酸锶锌3-8份、高岭石5-10份、固体碱10-20份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性高铝瓷磨料，其特征在于，所述固体碱采用KOH固化碱。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性高铝瓷磨料，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液采用如下工艺制成：
（1）将石墨粉末在强酸中，以Hg /Hg2SO4为电极电解氧化后投入水中，干燥后，得到氧化石墨烯；
（2）将氧化石墨烯用二甲基甲酰胺润湿，加入异丙醇及聚丙烯酰胺，超声波分散1-2h，得到氧化石墨烯溶液。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的石墨烯改性高铝瓷磨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将定量高铝瓷磨料、磷硅酸锶锌、高岭石加入氧化石墨烯溶液中，加热至40℃，搅拌均匀；
（2）加入固体碱，搅拌均匀；
（3）加入上述混合液2-3倍的水，并加入KH550，搅拌均匀；
（4）抽滤除水，得到石墨烯改性高铝瓷湿料；
（5）将上述石墨烯改性高铝瓷湿料加入到树脂结合剂和填料中，搅拌均匀；
（6）采用热压成型工艺得到石墨烯改性高铝瓷磨料。
5.根据权利要求4所述的石墨烯改性高铝瓷磨料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，氧化石墨烯溶液的浓度为1-3%。
6.根据权利要求4所述的石墨烯改性高铝瓷磨料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，搅拌时间为1-2h；步骤（2）中，搅拌时间为0.5-1h；步骤（3）中，搅拌时间为0.5-1h；步骤（5）中，搅拌时间为0.5-1h。
7.根据权利要求4所述的石墨烯改性高铝瓷磨料的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，热压成型的温度为200-300℃，压力为10-12MPa，热压时间为0.5-1h。
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