CN114956692A - 一种陶瓷纤维仿真假材及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：陶瓷纤维A1 20‑40份、陶瓷纤维A2 20‑50份、陶瓷纤维B1 10‑20份、陶瓷纤维B2 10‑20份、结合剂50‑100份、分散剂5‑10份、水20‑40份；陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2的直径为4‑5μm，陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2的直径为1‑3μm；陶瓷纤维A1的沉降系数为20‑30cm，陶瓷纤维A2的沉降系数为60‑70cm，陶瓷纤维B1的沉降系数为40‑50cm，陶瓷纤维B2的沉降系数为90‑100cm。该仿真假材成本低，具有强度高，韧性好，且细节饱满，耐高温，无异味等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维仿真假材及其制备方法和应用。
背景技术
真火壁炉，顾名思义是镶嵌在墙壁内的炉子，是欧美居民的一种古老取暖设施、欧美生活文化的重要组成部分、也是欧美家庭装饰的重要用品。真火壁炉根据燃料的不同又可分为：燃木真火壁炉、酒精真火壁炉、燃气真火壁炉、煤油真火壁炉等。
现在的壁炉大多为燃气真火壁炉，其采用天然气或液化气作为燃料，火焰上采用仿真假材作为装饰品。仿真假材需要具有耐高温、韧性好、不易断裂、强度高、细节饱满等特点。市场上现有的仿真假材主要包括耐火水泥类材料、普通陶瓷纤维类材料这两大类，但是上述两者产品在使用时存在如下缺点：
(1)耐火水泥类仿真假材，这类产品通常经模具浇注成型方式制备而成，产品强度较高，但是却具有韧性差、重量大、韧性差、易断裂的缺点；
(2)普通陶瓷纤维类仿真假材，这类产品采用陶瓷短纤维经模具真空成型方式制备而成，产品韧性稍好，但是却具有细节性差，强度低，在火焰上使用容易开裂的缺点。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种陶瓷纤维仿真假材，其具有成本低，具有强度高，韧性好，且细节饱满，耐高温，无异味等优点。为此，本发明还提供一种上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法和应用
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种陶瓷纤维仿真假材，以重量份计，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 20-40份、陶瓷纤维A2 20-50份、陶瓷纤维B1 10-20份、陶瓷纤维B210-20份、结合剂50-100份、分散剂5-10份、水20-40份；
所述陶瓷纤维A1和所述陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，所述陶瓷纤维B1和所述陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
所述陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，所述陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，所述陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，所述陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
采用上述技术方案：
陶瓷纤维为无机耐高温材料，通常陶瓷纤维有两种生产方式，分别为甩丝生产和喷吹生产，甩丝方式生产的陶瓷纤维偏粗，通常丝径为4-5um，喷吹方式生产的陶瓷纤维偏细，通常丝径为1-3um。
本申请中，陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2采用现有技术中的甩丝方式生产加工而成，其直径为4-5μm；陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2采用现有技术中的喷吹方式生产加工而成，其直径为1-3μm。
另外，制得的陶瓷纤维可通过剁切，将纤维长度控制在一定范围内，纤维长度通常用沉降系数这一指标来衡量，这是行业内一种专业的衡量纤维的总体长度范围的方式，沉降系数的测试方式为：将剁切后的纤维和水溶液按固定配比混合，再按固定方式搅拌后，倒入长量杯中测量固定时间后的纤维在水溶液中的沉降高度。
本申请中，筛选出四种不同粗细，不同长度的陶瓷纤维混合复配，成型时纤维之间交叉堆积，并填充充分，使得产品强度更高、韧性好、细节饱满。
具体地，所述结合剂为硅溶胶溶液。
具体地，所述硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
纳米级的硅溶胶是良好的表面固化剂和成膜剂，硅溶胶中的氧化硅离子能在烘干后迁移到表层形成网状结构，产生足够的外表强度，还具有耐高温的作用。
具体地，所述分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液。
具体地，所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.01％～1％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
采用阳离子聚丙烯酰胺，其使用时，附着在陶瓷纤维表面形成离子层，使得纤维之间由于单一电荷的作用而相互排斥，陶瓷纤维能够有效舒展，防止陶瓷纤维成卷曲颗粒状，提高成型产品中纤维的交错程度，提高产品韧性，并且聚丙烯酰胺为阳离子型，硅溶胶溶液中的氧化硅离子为阴离子，正负离子吸附，能将氧化硅离子均匀吸附在陶瓷纤维上，增加了仿真假材内部的强度。
本发明的第二方面，提供一种上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
本发明的第三方面，提供一种上述陶瓷纤维仿真假材的应用，所述仿真假材用于真火壁炉内火焰上进行装饰。
本申请中的仿真假材主要采用陶瓷纤维作为原料，其具有优异的耐高温性能，能直接用在明火上，无异味。因此，仿真假材能放在燃气真火壁炉的火焰上使用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中仿真假材以陶瓷纤维作为主要原料，陶瓷纤维是耐高温等级大于1000℃的无机耐高温材料，而且成本低、耐酸碱、耐高温，能直接用在明火上，无异味产生；
(2)将四种不同粗细，不同长度的陶瓷纤维混合复配，成型时纤维之间交叉堆积，并填充充分，使得产品强度更高、韧性好、细节饱满；
(3)配方中加入纳米级的硅溶胶，其作为良好的表面固化剂和成膜剂，硅溶胶中的氧化硅离子能在烘干后迁移到表层形成网状结构，产生足够的外表强度，还具有耐高温的作用；
(4)配方中加入阳离子聚丙烯酰胺，其使用时，其附着在陶瓷纤维表面形成离子层，使得纤维之间由于单一电荷的作用而相互排斥，陶瓷纤维能够有效舒展，防止陶瓷纤维成卷曲颗粒状，提高成型产品中纤维的交错程度，提高产品韧性，并且聚丙烯酰胺为阳离子型，硅溶胶溶液中的氧化硅离子为阴离子，正负离子吸附，能将氧化硅离子均匀吸附在陶瓷纤维上，增加了仿真假材内部的强度。
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。
实施例1
一种陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 32份、陶瓷纤维A2 38份、陶瓷纤维B1 12份、陶瓷纤维B2 18份、结合剂73份、分散剂6份、水24份；
陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
结合剂为硅溶胶溶液，硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液，阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.1％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
实施例2
一种陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 20份、陶瓷纤维A2 50份、陶瓷纤维B1 20份、陶瓷纤维B2 10份、结合剂100份、分散剂10份、水40份；
陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
结合剂为硅溶胶溶液，硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液，阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.08％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
实施例3
一种陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 26份、陶瓷纤维A2 43份、陶瓷纤维B1 10份、陶瓷纤维B2 15份、结合剂50份、分散剂5份、水20份；
陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
结合剂为硅溶胶溶液，硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液，阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.3％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
实施例4
一种陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 40份、陶瓷纤维A2 24份、陶瓷纤维B1 17份、陶瓷纤维B2 20份、结合剂85份、分散剂7份、水33份；
陶瓷纤维A1和陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，陶瓷纤维B1和陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
结合剂为硅溶胶溶液，硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液，阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.1％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
上述陶瓷纤维仿真假材的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
对比例1
对比例1为实施例1的对比试验例，对比例1与实施例1的区别点在于：对比例1中陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：陶瓷纤维A1 100份、结合剂73份、分散剂6份、水24份。其组分的选择及制备工艺均与实施例1相同。
对比例2
对比例2为实施例1的对比试验例，对比例2与实施例1的区别点在于：对比例2中陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：陶瓷纤维A1 47份、陶瓷纤维A2 53份、结合剂73份、分散剂6份、水24份。其组分的选择及制备工艺均与实施例1相同。
对比例3
对比例3为实施例1的对比试验例，对比例3与实施例1的区别点在于：对比例3中陶瓷纤维仿真假材，包括如下组分：陶瓷纤维A1 32份、陶瓷纤维A2 38份、陶瓷纤维B1 12份、陶瓷纤维B2 18份、结合剂73份、水24份。其组分的选择及制备工艺均与实施例1相同。
对实施例1-4及对比例1-3中制得的陶瓷纤维仿真假材进行如下性能测试：
1.外观强度：测试方法为人工采用指甲掐，直观判断表面强度；
2.韧性：测试方法为跌落测试，同产品、同方向，同位置、采用几个标准高度分别自由状态跌落，观察产品是否断裂；
3.耐高温性：测试方法为采用煤气灶(液化气)大火烧2小时；
4.有无异味：测试方法为边对产品大火处理边人工闻味；
5.细节饱满度：测试方法为a：目测产品相同特定部位的细节，b：通过对产品浸色-上色看吸色深度，(吸色深度值越高表示产品细节不饱满)。
具体测试结果见表1。
表1
由表1中测试结果可知，实施例1-4中制得的陶瓷纤维仿真假材有较好强度、韧性好(运输安装不易断)，燃气火焰上能长久使用(耐高温)，使用时无明显异味，细节饱满美观且上色均匀(木柴细节仿真效果好的，浸色时吸色均匀能保证上色细节)。通过设置对比例1-3，可论证，本申请中将不同粗细，不同长短的四种纤维混合能增加产品表面强度和韧性，并能增加产品表面细节，分散剂的加入能够加强纤维的分散，从而加强产品的强度，韧性和耐高温性，并能够加强产品表面细节并改善渗色深度。
综上，本发明中的仿真假材以陶瓷纤维作为主要原料，陶瓷纤维是耐高温等级大于1000℃的无机耐高温材料，而且成本低、耐酸碱、耐高温，能直接用在明火上，无异味产生，因此，仿真假材能放在燃气真火壁炉的火焰上使用；通过将四种不同粗细，不同长度的陶瓷纤维混合复配，成型时纤维之间交叉堆积，并填充充分，使得产品强度更高、韧性好、细节饱满；配方中加入纳米级的硅溶胶，其作为良好的表面固化剂和成膜剂，硅溶胶中的氧化硅离子能在烘干后迁移到表层形成网状结构，产生足够的外表强度，还具有耐高温的作用；配方中加入阳离子聚丙烯酰胺，其使用时，其附着在陶瓷纤维表面形成离子层，使得纤维之间由于单一电荷的作用而相互排斥，陶瓷纤维能够有效舒展，防止陶瓷纤维成卷曲颗粒状，提高成型产品中纤维的交错程度，提高产品韧性，并且聚丙烯酰胺为阳离子型，硅溶胶溶液中的氧化硅离子为阴离子，正负离子吸附，能将氧化硅离子均匀吸附在陶瓷纤维上，增加了仿真假材内部的强度。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (7)
1.一种陶瓷纤维仿真假材，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：
陶瓷纤维A1 20-40份、陶瓷纤维A2 20-50份、陶瓷纤维B1 10-20份、陶瓷纤维B2 10-20份、结合剂50-100份、分散剂5-10份、水20-40份；
所述陶瓷纤维A1和所述陶瓷纤维A2的直径为4-5μm，所述陶瓷纤维B1和所述陶瓷纤维B2的直径为1-3μm；
所述陶瓷纤维A1的沉降系数为20-30cm，所述陶瓷纤维A2的沉降系数为60-70cm，所述陶瓷纤维B1的沉降系数为40-50cm，所述陶瓷纤维B2的沉降系数为90-100cm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维仿真假材，其特征在于，所述结合剂为硅溶胶溶液。
3.根据权利要求2所述的陶瓷纤维仿真假材，其特征在于，所述硅溶胶溶液的固含量为30％，pH为8-11、胶粒粒径为15nm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷纤维仿真假材，其特征在于，所述分散剂为阳离子聚丙烯酰胺水溶液。
5.根据权利要求4所述的陶瓷纤维仿真假材，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.01％～1％，且聚丙烯酰胺的分子量为800万。
6.一种如权利要求1所述的陶瓷纤维仿真假材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、称取配方量的陶瓷纤维A1、陶瓷纤维A2、陶瓷纤维B1、陶瓷纤维B2、结合剂、分散剂和水；
S2、将上述组分依次加入至搅拌容器中，经搅拌分散得到混合浆料；
S3、将浆料加入至模具中，经真空成型得到具有特定形状的仿真假材，再经烘干，上色处理，即得成品。
7.一种如权利要求1所述的陶瓷纤维仿真假材的应用，其特征在于，所述仿真假材用于真火壁炉内火焰上进行装饰。
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