CN112552061A - 一种陶瓷纤维板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：S1：将粘结剂、催化剂、遮光剂以及其他添加剂加入溶剂中制成前驱体溶液；S2：使用陶瓷纤维编织形成骨架结构；S3：使用所述前驱体溶液对所述骨架结构进行喷淋，得到陶瓷纤维板胚体；S4：将所述陶瓷纤维板胚体依次经过胶凝、干燥，得到陶瓷纤维板。其大大降低导热系数，保证高温隔热效果，可实现特殊形状要求的纤维板。
Description
技术领域
本发明涉及了耐火材料制造领域，具体的是一种陶瓷纤维板的制备方法。
背景技术
陶瓷纤维板即为硅酸铝纤维板，一种耐火材料。即使在加热后也保持良好的机械强度，目前大多采用喷吹纤维(纤维短，细，容易打碎混合)作为陶瓷纤维板的原料，加入一定比例的结合剂、填料级助剂，经过打浆机，在配浆池中充分分散成浆料。用泵打入成型池中，并用压缩空气搅拌。将模具放入成型池，利用抽真空的原理，使纤维浆料吸附于模具上。精确控制吸附时间，对纤维湿料进行真空脱水，脱模，置于托盘送人干燥炉干燥10-24小时。烘干后的纤维板通过专用的磨削机，切边机，精确控制尺寸。
由于采用抽滤，让纤维浆料吸附模具，所以纤维沉降后多为竖向纤维，制备的产品导热系数较高。常规陶瓷纤维板一般仅仅只靠陶瓷纤维本身性质进行隔热，在高温下不能起到很好的保温效果。对于有弧度要求的异形件，常规纤维板只能做成板子后，通过机械加工实现，废品率较高。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种陶瓷纤维板的制备方法，其大大降低导热系数，保证高温隔热效果，可实现特殊形状要求的纤维板。
为实现上述目的，本申请实施例公开了一种陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将粘结剂、催化剂以及遮光剂加入溶剂中制成前驱体溶液；
S2：使用陶瓷纤维编织形成骨架结构；
S3：使用所述前驱体溶液对所述骨架结构进行喷淋，得到陶瓷纤维板胚体；
S4：将所述陶瓷纤维板胚体依次经过胶凝、干燥，得到陶瓷纤维板。
优选的，所述粘结剂是硅溶胶、硼硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、丙烯酸、淀粉以及锆溶胶中的一种或两种的组合。
优选的，所述催化剂是硫酸、氨水、六次甲基四铵以及盐酸中的一种或多种的组合。
优选的，所述遮光剂是钛白粉、碳化硅、氧化锆、硅酸锆以及气相二氧化硅中的一种或两种的组合。
优选的，所述粘结剂与所述催化剂的质量比为100：(0.5～20)。
优选的，所述溶剂是水或者有机溶剂，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇中一种或多种的组合。
优选的，所述陶瓷纤维是硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维以及石英纤维中的一种或多种的组合。
优选的，所述其他添加剂是淀粉、纤维素、硼化物中的一种或多种的组合。
优选的，所述骨架结构密度为30kg/m3-200kg/m3。
优选的，所述陶瓷纤维板胚体干燥的温度为80℃～150℃，干燥时间为3～24h。
本发明的有益效果如下：
1、先用陶瓷纤维制成纤维骨架，这样的骨架多以横向纤维为主，可以大大减少纵向的热传导，从而降低导热系数；
2、此外由于先成型骨架，对于有特殊形状要求的板子也可实现；
3、喷淋配置好的浆料，浆料中加入大量的反辐射剂，通过调整催化剂和粘结剂的质量比、干燥时间和干燥温度来降低热导率，有效的阻碍高温下的红外辐射，保证高温隔热效果。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将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。
为达到上述目的，本发明提供一种陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将粘结剂、催化剂以及遮光剂加入溶剂中制成前驱体溶液；
S2：使用陶瓷纤维编织形成骨架结构；
S3：使用所述前驱体溶液对所述骨架结构进行喷淋，得到陶瓷纤维板胚体；
S4：将所述陶瓷纤维板胚体依次经过胶凝、干燥，得到陶瓷纤维板。
所述粘结剂是硅溶胶、硼硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、丙烯酸、淀粉以及锆溶胶中的一种或两种的组合。
进一步的，所述催化剂是硫酸、氨水、六次甲基四铵以及盐酸中的一种或多种的组合。
进一步的，所述遮光剂是钛白粉、碳化硅、氧化锆、硅酸锆以及气相二氧化硅中的一种或两种的组合。
进一步的，所述其他添加剂是纤维素、淀粉以及硼化物中的一种或多种的组合。
进一步的，所述粘结剂与所述催化剂的质量比为0-5。
进一步的，所述溶剂是水或者有机溶剂，所述溶剂是水或者有机溶剂，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇中一种或多种的组合。
进一步的，所述陶瓷纤维是硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维以及石英纤维中的一种或多种的组合。
进一步的，所述骨架结构密度为30kg/m3-200kg/m3。
进一步的，所述陶瓷纤维板胚体干燥的温度为80℃～120℃，干燥时间为3～24h。
实施例1
S1：按正丁醇：硅溶胶：盐酸：氨水：钛白粉：气相二氧化硅＝100：40：1：0.5：3：0.5(质量比)的比例混合并搅拌20min，配制成前驱体溶液，其中硅溶胶的固含量为30％，盐酸的浓度为1mol/L、氨水的浓度为0.5mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为98kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分淋透所述硅酸铝纤维骨架，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在100℃的烘箱中干燥12小时，得到最终陶瓷纤维板。
本实施例中所述粘结剂和所述催化剂的质量比为0.0375。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.28g/cm3，室温热导率0.06W/m·K，800℃高温热导率0.15W/m·K。
实施例2
S1：按水：硅溶胶：盐酸：碳化硅＝100：50：1：2(质量比)的比例混合并搅拌15min，配制成前驱体溶液，其中硅溶胶的固含量为25％，盐酸的浓度为1mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为98kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分浸渍所述硅酸铝纤维坯体，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在120℃的烘箱中干燥8小时，得到最终陶瓷纤维板。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.32g/cm3，室温热导率0.04W/m·K。800℃高温热导率0.10W/m·K。
实施例3
S1：按水：水玻璃：盐酸：氟化铵溶液：硅酸锆＝100：80：0.5：0.5：4(质量比)的比例混合并搅拌30min，配制成前驱体溶液，其中水玻璃的固含量为40％，盐酸的浓度为1mol/L，氟化铵溶液的浓度为2mol/L。
S2：用氧化铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为120kg/m3。
S3：将氧化铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋或浸泡配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分浸渍所述氧化铝纤维坯体，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在150℃的烘箱中干燥8小时。得到最终陶瓷纤维板。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.42g/cm3，室温热导率0.05W/m·K，800℃高温热导率0.11W/m·K。
实施例4
按水：硅溶胶：盐酸：钛白粉＝100：75：1：3(质量比)的比例混合并搅拌15min，配制成前驱体溶液，其中硅溶胶的固含量为25％，盐酸的浓度为1mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为200kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分浸渍所述硅酸铝纤维坯体，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在120℃的烘箱中干燥8小时，得到最终陶瓷纤维板。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.43g/cm3，室温热导率0.05W/m·K，800℃高温热导率0.12W/m·K。
实施例5
S1：按水：丙烯酸：硼化物＝50：25：1(质量比)的比例混合并搅拌20min，配制成前驱体溶液，其中的丙烯酸固含量为35％。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为200kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分淋透所述硅酸铝纤维骨架，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在150℃的烘箱中干燥24小时，得到最终陶瓷纤维板。
在本实施例中，所述丙烯酸为粘结剂，未使用催化剂。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.50g/cm3，室温热导率0.07W/m·K，800℃高温热导率0.19W/m·K。
实施例6
S1：按水：钛白粉：淀粉：硼化物＝200：27：1：9：5.2(质量比)的比例混合并搅拌20min，配制成前驱体溶液，其中淀粉的固含量为4％，盐酸的浓度为1mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为120kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分淋透所述硅酸铝纤维骨架，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在100℃的烘箱中干燥12小时，得到最终陶瓷纤维板。
可以理解的是，本实施例未使用催化剂。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.26g/cm3，室温热导率0.04W/m·K，800℃高温热导率0.10W/m·K。
实施例7
S1：按水：硅溶胶：钛白粉：硼化物:盐酸＝100：300：9：2.7：2(质量比)的比例混合并搅拌30min，配制成前驱体溶液，其中硅溶胶的固含量为70％，盐酸的浓度为1mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为120kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分淋透所述硅酸铝纤维骨架，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在120℃的烘箱中干燥12小时，得到最终陶瓷纤维板。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.47g/cm3，室温热导率0.06W/m·K，800℃高温热导率0.16W/m·K。
实施例8
S1：按水：水玻璃：纤维素：气相二氧化硅：盐酸＝100：120：10：50：0.6(质量比)的比例混合并搅拌30min，配制成前驱体溶液，其中纤维素的固含量为7％，气相二氧化硅的固含量为35％，盐酸的浓度为1mol/L。
S2：用硅酸铝纤维制成纤维板骨架，骨架密度为35kg/m3。
S3：将硅酸铝纤维骨架放入模具中，均匀喷淋配制好的所述前驱体溶液，使得所述溶液充分淋透所述硅酸铝纤维骨架，得到陶瓷纤维板坯体。
S4：然后将得到的所述陶瓷纤维板坯体静置使其胶凝老化。将胶凝老化后的陶瓷纤维板坯体在80℃的烘箱中干燥12小时，得到最终陶瓷纤维板。
本实施例制得的陶瓷纤维板的密度约为0.20g/cm3，室温热导率0.07W/m·K，800℃高温热导率0.20W/m·K。
表1
参考表1，对比各实施例，所述陶瓷纤维板的密度与骨架密度、粘结剂与催化剂的质量比、干燥温度以及干燥时间有关，优选的，所述粘结剂与所述催化剂的质量比为0-1，所述陶瓷纤维板胚体干燥的温度为100℃～120℃，干燥时间为8～12h，所述骨架结构密度为80kg/m3-150kg/m3。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将粘结剂、催化剂、遮光剂以及其他添加剂加入溶剂中制成前驱体溶液；
S2：使用陶瓷纤维编织形成骨架结构；
S3：使用所述前驱体溶液对所述骨架结构进行喷淋，得到陶瓷纤维板胚体；
S4：将所述陶瓷纤维板胚体依次经过胶凝、干燥，得到陶瓷纤维板。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述粘结剂是硅溶胶、硼硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、丙烯酸、淀粉以及锆溶胶中的一种或两种的组合。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述催化剂是硫酸、氨水、六次甲基四铵以及盐酸中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述遮光剂是钛白粉、碳化硅、氧化锆、硅酸锆以及气相二氧化硅中的一种或两种的组合。
5.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述粘结剂与所述催化剂的质量比为0-5。
6.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述溶剂是水或者有机溶剂，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇中一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述陶瓷纤维是硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维以及石英纤维中的一种或多种的组合。
8.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述骨架结构密度为30kg/m3-200kg/m3。
9.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，所述陶瓷纤维板胚体干燥的温度为80℃～150℃，干燥时间为3～24h。
10.如权利要求1所述的一种陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，其他添加剂是淀粉、纤维素、硼化物中的一种或多种的组合。
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