CN112694320B - 陶瓷纤维无机板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，在制备过程中去除了淀粉类有机粘结剂，通过引入羟基磷灰石纳米前驱体，经过成型和干燥即可直接制备出掺杂羟基磷灰石纳米前驱体的陶瓷纤维无机板而不需要再经过高温煅烧工艺。本申请的陶瓷纤维无机板在高温环境下使用时，掺杂的羟基磷灰石纳米前驱体晶粒进一步长大，使用温度越高其晶化程度越高，该无机板的抗压、抗折强度也随之提高；因此，该种无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能，可应用于石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉设备、管道等绝热保温领域。

Description

陶瓷纤维无机板及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机板技术领域，尤其涉及陶瓷纤维无机板及其制备方法。
背景技术
传统陶瓷纤维无机板制备过程中一般需要添加淀粉类有机粘结剂，通过淀粉类有机粘结剂与无机结合剂(如硅溶胶)共同作用以实现絮凝，烘干后得到含有机粘结剂的纤维板，再经高温煅烧去除有机物后方可得到陶瓷纤维无机板。在陶瓷纤维无机板制备过程中，淀粉类有机粘结剂的主要作用是为了促进絮凝，烘干后保证纤维板的常温强度，但对于无机板而言，后续高温煅烧工艺又必须将淀粉有机物烧除，因而添加淀粉毫无意义，不仅增加原料成本，而且高温煅烧过程中有机物分解会产生大量有毒有害烟气，严重污染生产生活环境，同时高温煅烧也消耗了大量的电能及天然气，使生产成本进一步增加；另外，淀粉类有机粘结剂经高温烧除后，纤维板的抗压、抗折强度会大幅降低，高温环境下长期使用寿命会大幅缩短。
羟基磷灰石(HAP)是人体骨骼和牙齿的重要组成部分，它能与机体组织在界面上实现化学键性结合，能促进缺损组织的修复，显示出生物活性，是近年来被广泛研究的一种生物医用材料；HAP纳米粉具有优异的烧结性能和机械性能：极小的粒径、大的比表面积和较高的化学性能，可显著降低材料的烧结致密化温度，节约能源。将陶瓷纤维板与HAP复合有望提高材料的强度、韧性、耐高温，耐腐蚀性能，并能长期保持稳定，克服了许多纤维板制品的不足。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种陶瓷纤维无机板，其在不采用有机结合剂的情况下在高温下具有优良的绝热性能和力学性能。
有鉴于此，本申请提供了陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。
优选的，以所述陶瓷纤维无机板为基准，所述无机耐火纤维的含量为30～55wt％，所述粘土类矿物质吸附剂的含量为10～15wt％，所述羟基磷灰石纳米前驱体的含量为25～35wt％，所述无机结合剂的含量为10～20wt％。
优选的，所述无机耐火纤维选自硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、高硅氧纤维、石英纤维、氧化铝纤维和多晶莫来石纤维中的一种或多种，所述无机耐火纤维的长度为0.1～3cm，直径为0.5～8μm；所述粘土类矿物质吸附剂选自膨润土、沸石粉、针状硅灰石、高岭土、海泡石粉、凹凸棒土、水滑石粉、白云石粉、薄水铝石粉和改性煤矸石粉中的一种或多种；所述无机结合剂选自工业水玻璃、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶和磷酸二氢铝中的一种或多种。
优选的，所述羟基磷灰石纳米前驱体的制备方法具体为：
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67配制钙源水溶液和磷源水溶液，将钙源水溶液和磷源水溶液混合后采用碱性溶液调节pH，反应。
优选的，所述钙源选自硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、氯酸钙和次氯酸钙中的一种或多种；所述磷源选自磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种；所述钙源水溶液的浓度为0.2～0.7mol/L，所述磷源水溶液的浓度为0.15～0.45mol/L；所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、硅酸钠溶液和氨水溶液中的一种或多种，浓度为0.1～0.3mol/L。
本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，包括以下步骤：
将羟基磷灰石纳米前驱体、无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂和无机结合剂混合，得到浆料；
向所述浆料中加入聚丙烯酰胺溶液和絮凝剂，得到絮凝液；
将絮凝液进行脱水成型，得到湿坯；
将所述湿坯进行干燥，得到陶瓷纤维无机板。
优选的，所述聚丙烯酰胺溶液选自阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺中的一种，浓度为0.05～0.15wt％。
优选的，所述絮凝剂选自硫酸铝、氯化铝、氯化铁和聚合氯化铝中的一种或多种。
优选的，所述得到湿坯的过程具体为：
将絮凝液的上层清液进行浊度检测，当浊度＜60时，将絮凝液通过液压机挤压和真空吸滤方式脱水，得到湿坯。
优选的，所述干燥的方式为热风干燥或微风干燥，所述热风干燥的温度为140～200℃，时间为12～16h；所述微波干燥的温度为100～150℃，时间为6～10h。
本申请提供了一种陶瓷纤维无机板，其由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。该种陶瓷纤维无机板由于引入了羟基磷灰石纳米前驱体，其在高温环境下晶粒会进一步长大，使用温度越高晶化程度越高，且通过与其他组分配合，最终使得到的陶瓷纤维无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能。
另一方面，本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，在制备过程中，去除了淀粉类有机粘结剂，在浆料制备过程中使用化学沉淀法引入了羟基磷灰石纳米前驱体，通过成型再经一步烘干直接制备出掺杂羟基磷灰石纳米前驱体的无机板而不需要再经过高温煅烧工艺，即可制备得到陶瓷纤维无机板；但是该种陶瓷纤维无机板在高温环境下使用时，掺杂的羟基磷灰石纳米前驱体晶粒会进一步长大，使用温度越高其晶化程度越高，该无机板的抗压、抗折强度也随之提高；所述无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能，可应用于石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉设备、管道等绝热保温领域。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
现有技术中，陶瓷纤维无机板在制备过程中常使用有机结合剂辅助制备，但是产品经高温煅烧后抗压、抗折强度会大幅降低，且有大量烟气排出，隔热性能较差，安全和环保型较低，高温环境下长期使用寿命会大幅缩短。鉴于上述问题，本申请提供了一种掺杂羟基磷灰石纳米前驱体的陶瓷纤维无机板及其制备方法，其无需采用淀粉类有机粘结剂且不需要高温煅烧，仅在于引入了羟基磷灰石纳米前驱体，最终使得陶瓷纤维无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能。具体的，本发明实施例公开了一种陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。
在本申请所述陶瓷纤维无机板中，所述无机耐火纤维选自硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、高硅氧纤维、石英纤维、氧化铝纤维和多晶莫来石纤维中的一种或多种，更具体地，所述无机耐火纤维选自硅酸铝纤维或氧化铝纤维；所述无机耐火纤维应具有合适的长度和直径，以便更有利于发生絮凝及维持絮团的稳定性；所述无机耐火纤维的长度为0.1～3cm，其中优选1.5cm，直径为0.5～8μm，其中优选3μm；以所述陶瓷纤维无机板为基准，所述无机耐火纤维的含量为30～55wt％，具体地，所述无机耐火纤维的含量为35～52wt％，更具体地，所述无机耐火纤维的含量为40～48wt％。
所述粘土类矿物质吸附剂选自膨润土、沸石粉、针状硅灰石、高岭土、海泡石粉、凹凸棒土、水滑石粉、白云石粉、薄水铝石粉和改性煤矸石粉中的一种或多种；所述粘土类矿物质吸附剂的含量为10～15wt％，具体的，所述粘土类矿物质吸附剂的含量为12～14wt％。选择合适种类、比例的粘土类矿物质吸附剂能够有效吸附所述无机结合剂及HAP纳米前驱体，进而能够实现取代淀粉类有机粘结剂与无机结合剂的絮凝作用。
所述羟基磷灰石(HAP)纳米前驱体的合成方法包括：固相法、水热法、化学沉淀法等，其中化学沉淀法具有反应温度低(<100℃)、粒径可以控制在纳米级、粉体粉末组成均匀、工艺操作简便，成本较低等优点；本发明优选化学沉淀法合成HAP纳米前驱体，具体是指一定浓度的钙源、磷源水溶液在一定温度下，通过控制pH值，在液相中发生水解共沉淀，以形成均匀的HAP纳米前驱体悬浮粉体。其中所述钙源选自硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、氯酸钙和次氯酸钙中的一种或多种；所述磷源选自磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种。本发明所制备的无机板因其掺杂有HAP纳米前驱体，在高温环境下使用，HAP纳米前驱体晶粒会进一步长大，环境温度越高其结晶化程度越高，高度结晶化的HAP能够使纤维板的组成结构更致密化、均匀化，使本发明无机板在高温环境下抗压、抗折强度也随之提高，有利于维持高温热稳定性，延长产品使用周期。所述羟基磷灰石纳米前驱体的含量为25～35wt％，具体的，所述羟基磷灰石纳米前驱体的含量为28～32wt％。
所述无机结合剂选自工业水玻璃、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶和磷酸二氢铝中的一种或几种；所述无机结合剂的含量为10～20wt％。具体的，所述无机粘合剂的含量为13～18wt％。
本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，包括以下步骤：
将羟基磷灰石纳米前驱体、无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂和无机结合剂混合，得到浆料；
向所述浆料中加入聚丙烯酰胺溶液和絮凝剂，得到絮凝液；
将絮凝液进行脱水成型，得到湿坯；
将所述湿坯进行干燥，得到陶瓷纤维无机板。
本申请首先制备了羟基磷灰石纳米前驱体，其具体为：按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67配制一定浓度的钙源水溶液和磷源水溶液，将磷源水溶液单独盛放，搅拌条件下通过计量泵以一定的流量滴加到钙源水溶液中，同时用碱性溶液对得到的混合液的pH值进行调节，保持溶液的pH值不变，在一定的温度下通过恒温搅拌器持续搅拌，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成，磷源水溶液加料完毕后继续恒温搅拌一定时间，以保证HAP纳米前驱体在混合液中稳定生成。
在上述羟基磷灰石纳米前驱体的制备过程中，所述钙源选自硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、氯酸钙和次氯酸钙中的一种或多种；所述磷源选自磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种；所述钙源水溶液的浓度为0.2～0.7mol/L，其中优选0.4～0.6mol/L；所述磷源水溶液的浓度为0.15～0.45mol/L，其中优选0.25～0.35mol/L。所述磷源水溶液的滴加速度为8L～12L/h，其中具体为8L/h、9L/h、10L/h、11L/h或12L/h。
所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、硅酸钠溶液和氨水溶液中的一种或多种，浓度为0.1～0.3mol/L，其中具体为0.1mol/L、0.2mol/L或0.3mol/L。
所述混合液的pH值为8～11，其中具体为8、9、10或11。所述恒温搅拌的速度为200～500转/min，其中优选300～400转/min；温度为70～100℃，其中优选80～90℃。所述磷源水溶液加料完毕后持续搅拌时间为1～3h，其中优选2h。
本申请然后在上述制备的HAP纳米前驱体的混合液中按比例加入无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂和无机结合剂，充分搅拌10min使浆料均匀分散。
然后向上述浆料中加入一定量的聚丙烯酰胺溶液和絮凝助剂，使浆料中的粘土类矿物质吸附剂、HAP纳米前驱体和无机结合剂充分絮凝到无机耐火纤维上；其中(无机耐火纤维+粘土类矿物质+HAP纳米前驱体+无机结合剂)：聚丙烯酰胺溶液质量比为(15～25)：1，更具体的，(无机耐火纤维+粘土类矿物质+HAP纳米前驱体+无机结合剂)：聚丙烯酰胺溶液质量比为18:1、20:1、22:1或23:1；(无机耐火纤维+粘土类矿物质+HAP纳米前驱体+无机结合剂)：絮凝助剂质量比为(280～320)：1，更具体的，(无机耐火纤维+粘土类矿物质+HAP纳米前驱体+无机结合剂)：絮凝助剂质量比为285:1、290:1、300:1、310:1或320:1；其中聚丙烯酰胺溶液包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺中的一种，浓度为0.05％～0.15％，其中优选1％；絮凝助剂选自硫酸铝、氯化铝、氯化铁和聚合氯化铝中的一种，其中优选硫酸铝。
按照本发明，然后取上述絮凝液中的上层清液进行浊度检测，当浊度<60时，将絮凝液进行脱水成型，具体是将絮凝液倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，再经整平定厚20mm得到湿坯；其中液压机挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.05～-0.1MPa，优选-0.095MPa，挤压与吸滤同时进行，时间20～50s，优选40s；经整平定厚得到湿坯。
本申请最后将上述湿坯采用热风干燥或微波干燥方式进行干燥；所述热风干燥温度140～170℃，优选150℃，干燥时间12～16h，优选14h；所述微波干燥温度120～150℃，优选130℃，干燥时间6～10h，优选8h；一步烘干后无需再经高温煅烧，直接得到掺杂HAP纳米前驱体无机板。
本发明陶瓷纤维无机板在制备过程中去除了淀粉类有机粘结剂，在浆料制备过程中使用化学沉淀法引入了羟基磷灰石纳米前驱体，通过液压吸滤成型，再经一步烘干直接制备出掺杂羟基磷灰石纳米前驱体的无机板而不需要再经过高温煅烧工艺；所述无机板在高温环境下使用时，其中掺杂的羟基磷灰石纳米前驱体晶粒会进一步长大，使用温度越高其晶化程度越高，该无机板的抗压、抗折强度也随之提高；所述无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能，可应用于石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉设备、管道等绝热保温领域。按本发明制备的掺杂HAP纳米前驱体的陶瓷纤维无机板容重为900～1000kg/m3；其平均500℃导热系数＜0.146W/(m.k)；其常温抗压强度为3.5～4.5MPa，抗折强度为2.5～3.5MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为4.2～5.5MPa，抗折强度为3.3～4.2MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为4.8～6.2MPa，抗折强度为4.0～4.6MPa。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的陶瓷纤维无机板及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67分别配制4.4L浓度为0.5mol/L的Ca(NO3)2水溶液和5.28L浓度为0.25mol/L的NaH2PO4水溶液；开启恒温搅拌器对Ca(NO3)2水溶液进行搅拌，转速300转/min，当Ca(NO3)2水溶液温度达到90℃时保持该温度恒定，通过计量泵以10L/h的流量将5.28L NaH2PO4水溶液加入到4.4L Ca(NO3)2水溶液中，加料过程中用0.2mol/L的氨水溶液对混合液的pH值进行调节，始终控制混合液的pH＝10，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成；NaH2PO4水溶液加料完毕后，继续保持恒温搅拌2h；HAP纳米前驱体稳定生成后停止加热，向该混合液中加入392g硅酸铝纤维、73.6g钠基膨润土、23.8g沸石粉、15.8g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入493.7g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入61g1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.1g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为50；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚；将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到HAP纳米前驱体掺杂量为25％的硅酸铝纤维无机板。
该无机板容重为900kg/m3，平均500℃导热系数0.14W/(m.k)；常温抗压强度为3.5MPa，抗折强度为2.5MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为4.2MPa，抗折强度为3.3MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为4.8MPa，抗折强度为4.0MPa。
实施例2
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67分别配制5.2L浓度为0.5mol/L的Ca(NO3)2水溶液和6.24L浓度为0.25mol/L的NaH2PO4水溶液；开启恒温搅拌器对Ca(NO3)2水溶液进行搅拌，转速300转/min，当Ca(NO3)2水溶液温度达到90℃时保持该温度恒定，通过计量泵以10L/h的流量将6.24L NaH2PO4水溶液加入到5.2L Ca(NO3)2水溶液中，加料过程中用0.2mol/L的氨水溶液对混合液的pH值进行调节，始终控制混合液的pH＝10，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成；NaH2PO4水溶液加料完毕后，继续保持恒温搅拌2h，HAP纳米前驱体稳定生成后停止加热，向该混合液中加入348.4g硅酸铝纤维、73.6g钠基膨润土、23.8g沸石粉、15.8g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入493.7g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入61g 1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.1g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为55；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚；将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到HAP纳米前驱体掺杂量为30％的硅酸铝纤维无机板。
该无机板容重为900kg/m3，平均500℃导热系数0.142W/(m.k)；常温抗压强度为3.8MPa，抗折强度为2.7MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为4.4MPa，抗折强度为3.6MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为5.0MPa，抗折强度为4.1MPa。
实施例3
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67分别配制6L浓度为0.5mol/L的Ca(NO3)2水溶液和7.2L浓度为0.25mol/L的NaH2PO4水溶液；开启恒温搅拌器对Ca(NO3)2水溶液进行搅拌，转速300转/min，当Ca(NO3)2水溶液温度达到90℃时保持该温度恒定，通过计量泵以10L/h的流量将7.2L NaH2PO4水溶液加入到6L Ca(NO3)2水溶液中，加料过程中用0.2mol/L的氨水溶液对混合液的pH值进行调节，始终控制混合液的pH＝10，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成；NaH2PO4水溶液加料完毕后，继续保持恒温搅拌2h，HAP纳米前驱体稳定生成后停止加热，向该混合液中加入304.8g硅酸铝纤维、73.6g钠基膨润土、23.8g沸石粉、15.8g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入493.7g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入61g 1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.1g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为58；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚；将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到HAP纳米前驱体掺杂量为35％的硅酸铝纤维无机板。
该无机板容重为900kg/m3，平均500℃导热系数0.145W/(m.k)；常温抗压强度为4.0MPa，抗折强度为2.8MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为4.6MPa，抗折强度为3.7MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为5.3MPa，抗折强度为4.3MPa。
实施例4
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67分别配制5.2L浓度为0.5mol/L的Ca(NO3)2水溶液和6.24L浓度为0.25mol/L的NaH2PO4水溶液；开启恒温搅拌器对Ca(NO3)2水溶液进行搅拌，转速300转/min，当Ca(NO3)2水溶液温度达到90℃时保持该温度恒定，通过计量泵以10L/h的流量将6.24L NaH2PO4水溶液加入到5.2L Ca(NO3)2水溶液中，加料过程中用0.2mol/L的氨水溶液对混合液的pH值进行调节，始终控制混合液的pH＝10，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成；NaH2PO4水溶液加料完毕后，继续保持恒温搅拌2h，HAP纳米前驱体稳定生成后停止加热，向该混合液中加入348.4g氧化铝纤维、73.6g钠基膨润土、23.8g沸石粉、15.8g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入493.7g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入61g 1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.1g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为55；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚。将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到HAP纳米前驱体掺杂量为30％的氧化铝纤维无机板。
该无机板容重为900kg/m3，平均500℃导热系数0.14W/(m.k),；常温抗压强度为3.8MPa，抗折强度为2.8MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为4.5MPa，抗折强度为3.8MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为5.0MPa，抗折强度为4.3MPa。
实施例5
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67分别配制5.8L浓度为0.5mol/L的Ca(NO3)2水溶液和6.96L浓度为0.25mol/L的NaH2PO4水溶液；开启恒温搅拌器对Ca(NO3)2水溶液进行搅拌，转速300转/min，当Ca(NO3)2水溶液温度达到90℃时保持该温度恒定，通过计量泵以10L/h的流量将6.96L NaH2PO4水溶液加入到5.8L Ca(NO3)2水溶液中，加料过程中用0.2mol/L的氨水溶液对混合液的pH值进行调节，始终控制混合液的pH＝10，反应过程中不断有HAP纳米前驱体絮状沉淀生成；NaH2PO4水溶液加料完毕后，继续保持恒温搅拌2h，HAP纳米前驱体稳定生成后停止加热，向该混合液中加入387.2g氧化铝纤维、81.8g钠基膨润土、26.4g沸石粉、17.6g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入548.5g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入67.6g 1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.51g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为58；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚；将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到HAP纳米前驱体掺杂量为30％的氧化铝纤维无机板。
该无机板容重为1000kg/m3，平均500℃导热系数0.141W/(m.k)；常温抗压强度为4.5MPa，抗折强度为3.5MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为5.5MPa，抗折强度为4.2MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为6.2MPa，抗折强度为4.6MPa。
对比例1
在搅拌器中注入13L水，加入677.6g氧化铝纤维并开启搅拌，然后依次81.8g钠基膨润土、26.4g沸石粉、17.6g针状硅灰石，充分搅拌10min，使浆料均匀分散；接着加入548.5g中性硅溶胶(SiO2固含量30％)，再搅拌5min；接着向上述混合浆料中加入67.6g 1％阳离子聚丙烯酰胺溶液和4.51g硫酸铝，絮凝后取上层清液用浊度计进行检测，测得浊度值为52；再将絮凝后的浆料倒入模具中(220mm×220mm)，通过液压机挤压+真空吸滤方式脱水，二者同时进行，其中挤压压力为20MPa，吸滤真空度-0.095MPa，吸滤时间40s，再经整平定厚得到220mm×220mm×20mm(长×宽×厚)湿胚。将湿胚放入微波干燥箱中进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间8h，得到不含HAP纳米前驱体的氧化铝纤维无机板。
该无机板容重为1000kg/m3，平均500℃导热系数0.139W/(m.k)；常温抗压强度为3.6MPa，抗折强度为2.6MPa；经800℃高温环境使用后，其抗压强度为3.1MPa，抗折强度为2.0MPa；经900℃高温环境使用后，其抗压强度为2.7MPa，抗折强度为1.5MPa。
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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到；
以所述陶瓷纤维无机板为基准，所述无机耐火纤维的含量为30~55wt%，所述粘土类矿物质吸附剂的含量为10~15wt%，所述羟基磷灰石纳米前驱体的含量为25~35wt%，所述无机结合剂的含量为10~20wt%；
所述无机耐火纤维选自硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、高硅氧纤维、石英纤维、氧化铝纤维和多晶莫来石纤维中的一种或多种，所述无机耐火纤维的长度为0.1~3cm，直径为0.5~8μm；
所述粘土类矿物质吸附剂选自膨润土、沸石粉、针状硅灰石、高岭土、海泡石粉、凹凸棒土、水滑石粉、白云石粉、薄水铝石粉和改性煤矸石粉中的一种或多种；
所述无机结合剂选自工业水玻璃、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶和磷酸二氢铝中的一种或多种；
所述羟基磷灰石纳米前驱体的制备方法具体为：
按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n（Ca）/n（P）=1.67配制钙源水溶液和磷源水溶液，将钙源水溶液和磷源水溶液混合后采用碱性溶液调节pH，反应。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维无机板，其特征在于，所述钙源选自硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、氯酸钙和次氯酸钙中的一种或多种；所述磷源选自磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种；所述钙源水溶液的浓度为0.2~0.7mol/L，所述磷源水溶液的浓度为0.15~0.45mol/L；所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、硅酸钠溶液和氨水溶液中的一种或多种，浓度为0.1~0.3mol/L。
3.权利要求1所述的陶瓷纤维无机板的制备方法，包括以下步骤：
将羟基磷灰石纳米前驱体、无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂和无机结合剂混合，得到浆料；
向所述浆料中加入聚丙烯酰胺溶液和絮凝剂，得到絮凝液；
将絮凝液进行脱水成型，得到湿坯；
将所述湿坯进行干燥，得到陶瓷纤维无机板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺溶液选自阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺中的一种，浓度为0.05~0.15wt%。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述絮凝剂选自硫酸铝、氯化铝、氯化铁和聚合氯化铝中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述得到湿坯的过程具体为：
将絮凝液的上层清液进行浊度检测，当浊度＜60时，将絮凝液通过液压机挤压和真空吸滤方式脱水，得到湿坯。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式为热风干燥或微波干燥，所述热风干燥的温度为140~200℃，时间为12~16h；所述微波干燥的温度为100~150℃，时间为6~10h。
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