CN112679189A - 一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺,由以下重量份原料制成:石英粉25‑30份、硅藻土18‑22份、消石灰13‑16份、硅酸盐水泥20‑25份、复合纤维8‑10份、硅灰石4‑6份。本发明硅酸钙板原料来源廉价易得,制备方法简单,生产工艺技术成熟,适合工业化规模化生产,生产成本低,同时具有优异的力学性能,同时具有理想的防辐射性,大大提高了产品的应用领域,具有较好的使用价值。

Description

一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺
技术领域
本发明属于硅酸钙板技术领域,尤其涉及一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺。
背景技术
硅酸钙板是以无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维为增强材料,以硅质-钙质材料为主体胶结材料,经制浆、成型、在高温高压饱和蒸汽中加速固化反应,形成硅酸钙胶凝体而制成的板材,是一种具有优良性能的新型建筑和工业用板材,其产品防火、防潮、隔音、防虫蛀和耐久性较好,是吊顶,隔断的理想装饰板材。
随着电子技术的不断发展,目前生活工作的环境中,包括手机、电脑等在内的辐射源也越来越多,同时还有天然的紫外辐射等,硅酸钙板中常用的纤维如木浆纤维、石棉纤维等经长时间辐射后,会令纤维的密度出现增大的情况,这就意味着纤维体积收缩严重,容易导致纤维和基体的剥离,最终影响了硅酸钙板的性能,因此在原有技术的基础上如何提高硅酸钙板防辐射的性能,对其性能和使用周期具有重要的作用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺。
为了实现上述的目的,本发明提供以下技术方案:
一种防辐射硅酸钙板,由以下重量份原料制成:石英粉25-30份、硅藻土18-22份、消石灰13-16份、硅酸盐水泥20-25份、复合纤维8-10份、硅灰石4-6份。
优选的,所述的防辐射硅酸钙板,由以下重量份原料制成:石英粉28份、硅藻土20份、消石灰15份、硅酸盐水泥22份、复合纤维9份、硅灰石5份。
进一步的,所述复合纤维由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维按质量比1:3混合得到。
进一步的,所述C/C复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550-1650℃真空保持20-40分钟,得到碳纤维预制体,将预制体通过化学气相渗透法处理得到C/C复合纤维。
更进一步的,所述化学气相渗透法处理过程中,以乙醇和甲烷作为混合前驱体,氮气作为载气和稀释气体,控制沉积温度为1100-1150℃,所得纤维密度为1.70-1.75g/cm3,开孔率为9.92-10.16%。
进一步的,所述C/SiC复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550-1650℃真空保持20-40分钟,得到碳纤维预制体,将聚碳硅烷和二甲苯配成40%质量分数的溶液,并向其中加入相当于溶液质量45-55%的SiC微粉形成浆料,将碳纤维预制体和浆料通过先驱体浸渍裂解法处理,至增重率降至2%以下,得到C/SiC复合纤维。
更进一步的,所述聚碳硅烷/二甲苯溶液的粘度控制为55-65mPa·s,所得纤维密度为1.97-1.99g/cm3,开孔率为5.24-5.45%。
一种如上所述的防辐射硅酸钙板的制备工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为20-25%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于33-38℃下湿气预养护5-6小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.0-1.1MPa、170-180℃下恒压养护8-10小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于100-110℃下烘干至水分含量不超过8%,即得本发明硅酸钙板。
本发明的优点是:
本发明硅酸钙板原料来源廉价易得,制备方法简单,生产工艺技术成熟,适合工业化规模化生产,生产成本低。
本发明硅酸钙板在原有材料的基础上,以复合纤维作为增强填充材料,由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维混合得到,其中C/C复合纤维通过热解炭良好的填充到纤维束间的空隙,将纤维束和基体绑定从而起到共同承载的作用,在受到外界应力的时候裂纹偏转较少,提高力学性能,C/SiC复合纤维通过聚碳硅烷作为先驱体溶液,利用其较低的粘度浸渍到碳纤维束丝内部,同时能够在纤维交叉处形成连续的碳化硅基体,进一步提高力学性能,与此同时,两种纤维的共同使用具有理想的束内和束间均匀性,所得复合纤维的致密度较高,在辐射条件下不易坍缩,同时其近化学计量比、高结晶的特性也能够在辐射条件下保持自身结构稳定,在较多辐射的场所具有更优异的使用性能。
本发明硅酸钙板具有优异的力学性能,同时具有理想的防辐射性,大大提高了产品的应用领域,具有较好的使用价值。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明:
实施例1
一种防辐射硅酸钙板,由以下质量的原料制成:石英粉28kg、硅藻土20kg、消石灰15kg、硅酸盐水泥22kg、复合纤维9kg、硅灰石5kg。
所述复合纤维由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维按质量比1:3混合得到。
其中C/C复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1600℃真空保持30分钟,得到碳纤维预制体,以乙醇和甲烷作为混合前驱体,氮气作为载气和稀释气体,控制沉积温度为1125℃,将预制体通过化学气相渗透法处理得到C/C复合纤维,密度为1.72g/cm3,开孔率为9.98%。
其中C/SiC复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1600℃真空保持30分钟,得到碳纤维预制体,将聚碳硅烷和二甲苯配成粘度为60mPa·s的40%质量分数的溶液,并向其中加入相当于溶液质量50%的SiC微粉形成浆料,将碳纤维预制体置于真空罐中,吸入浆料,加气压至1.0MPa,保持30分钟之后取出,干燥后升温至1350℃裂解,重复此过程至增重率降至2%以下,得到C/SiC复合纤维,密度为1.98g/cm3,开孔率为5.33%。
一种如上所述的防辐射硅酸钙板的制备工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为22.5%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于36℃下湿气预养护5.5小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.05MPa、175℃下恒压养护9小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于105℃下烘干至水分含量不超过8%,即得硅酸钙板。
实施例2
一种防辐射硅酸钙板,由以下质量的原料制成:石英粉25kg、硅藻土18kg、消石灰13kg、硅酸盐水泥20kg、复合纤维8kg、硅灰石4kg。
所述复合纤维由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维按质量比1:3混合得到。
其中C/C复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550℃真空保持40分钟,得到碳纤维预制体,以乙醇和甲烷作为混合前驱体,氮气作为载气和稀释气体,控制沉积温度为1100℃,将预制体通过化学气相渗透法处理得到C/C复合纤维,密度为1.70g/cm3,开孔率为10.16%。
其中C/SiC复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550℃真空保持40分钟,得到碳纤维预制体,将聚碳硅烷和二甲苯配成粘度为55mPa·s的40%质量分数的溶液,并向其中加入相当于溶液质量50%的SiC微粉形成浆料,将碳纤维预制体置于真空罐中,吸入浆料,加气压至1.0MPa,保持30分钟之后取出,干燥后升温至1350℃裂解,重复此过程至增重率降至2%以下,得到C/SiC复合纤维,密度为1.97g/cm3,开孔率为5.45%。
一种如上所述的防辐射硅酸钙板的制备工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为20%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于33℃下湿气预养护6小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.0MPa、180℃下恒压养护8小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于100℃下烘干至水分含量不超过8%,即得硅酸钙板。
实施例3
一种防辐射硅酸钙板,由以下质量的原料制成:石英粉30kg、硅藻土22kg、消石灰16kg、硅酸盐水泥25kg、复合纤维10kg、硅灰石6kg。
所述复合纤维由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维按质量比1:3混合得到。
其中C/C复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1650℃真空保持20分钟,得到碳纤维预制体,以乙醇和甲烷作为混合前驱体,氮气作为载气和稀释气体,控制沉积温度为1150℃,将预制体通过化学气相渗透法处理得到C/C复合纤维,密度为1.75g/cm3,开孔率为9.92%。
其中C/SiC复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1650℃真空保持20分钟,得到碳纤维预制体,将聚碳硅烷和二甲苯配成粘度为65mPa·s的40%质量分数的溶液,并向其中加入相当于溶液质量50%的SiC微粉形成浆料,将碳纤维预制体置于真空罐中,吸入浆料,加气压至1.0MPa,保持30分钟之后取出,干燥后升温至1350℃裂解,重复此过程至增重率降至2%以下,得到C/SiC复合纤维,密度为1.99g/cm3,开孔率为5.24%。
一种如上所述的防辐射硅酸钙板的制备工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为25%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于38℃下湿气预养护5小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.1MPa、170℃下恒压养护10小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于110℃下烘干至水分含量不超过8%,即得硅酸钙板。
对比例
较实施例1,将材料中的复合纤维替换为石棉纤维,具体如下:
一种硅酸钙板,由以下质量的原料制成:石英粉28kg、硅藻土20kg、消石灰15kg、硅酸盐水泥22kg、石棉纤维9kg、硅灰石5kg。
一种如上所述的硅酸钙板的制备工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为22.5%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于36℃下湿气预养护5.5小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.05MPa、175℃下恒压养护9小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于105℃下烘干至水分含量不超过8%,即得硅酸钙板。
按照JC/T 564.1-2018纤维增强硅酸钙板的规定,对上述得到的硅酸钙板进行性能检测,结果如表1所示:
表1
Figure BDA0002863550380000051
由表1可以看出,通过复合纤维的使用,实施例1-3所得硅酸钙板的力学性能明显优于对比例,同时其在800℃,10dpa条件下辐射后纤维密度基本不变,而对比例则在密度上提高了大约3%,即辐射条件引起了纤维体积的收缩,对其性能造成了影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防辐射硅酸钙板,其特征在于,由以下重量份原料制成:石英粉25-30份、硅藻土18-22份、消石灰13-16份、硅酸盐水泥20-25份、复合纤维8-10份、硅灰石4-6份。
2.根据权利要求1所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,由以下重量份原料制成:石英粉28份、硅藻土20份、消石灰15份、硅酸盐水泥22份、复合纤维9份、硅灰石5份。
3.根据权利要求1所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,所述复合纤维由C/C复合纤维和C/SiC复合纤维按质量比1:3混合得到。
4.根据权利要求3所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,所述C/C复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550-1650℃真空保持20-40分钟,得到碳纤维预制体,将预制体通过化学气相渗透法处理得到C/C复合纤维。
5.根据权利要求4所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,所述化学气相渗透法处理过程中,以乙醇和甲烷作为混合前驱体,氮气作为载气和稀释气体,控制沉积温度为1100-1150℃,所得纤维密度为1.70-1.75g/cm3,开孔率为9.92-10.16%。
6.根据权利要求3所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,所述C/SiC复合纤维的制备方法为:将T300碳纤维于高温炉中1550-1650℃真空保持20-40分钟,得到碳纤维预制体,将聚碳硅烷和二甲苯配成40%质量分数的溶液,并向其中加入相当于溶液质量45-55%的SiC微粉形成浆料,将碳纤维预制体和浆料通过先驱体浸渍裂解法处理,至增重率降至2%以下,得到C/SiC复合纤维。
7.根据权利要求6所述的防辐射硅酸钙板,其特征在于,所述聚碳硅烷/二甲苯溶液的粘度控制为55-65mPa·s,所得纤维密度为1.97-1.99g/cm3,开孔率为5.24-5.45%。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的防辐射硅酸钙板的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按配比称取各原料混合后加水,得到浓度为20-25%的浆料;
(2)将上述浆料注入模具中加压成型得板坯;
(3)将板坯送入预养箱内,于33-38℃下湿气预养护5-6小时;
(4)预养护完成后送入蒸压釜内,于1.0-1.1MPa、170-180℃下恒压养护8-10小时;
(5)将上述板材送入烘干机中,于100-110℃下烘干至水分含量不超过8%,即得本发明硅酸钙板。
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