CN116003147B - 一种增强型陶瓷纤维过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料及其制备方法，制备方法包括：S1、制备陶瓷浆料；S2、在旋转的多孔模具上沿其轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度；S3、重复S2步骤往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程至预设厚度，得到坯体；S4、烘干坯体，得到增强型陶瓷纤维过滤材料；其中，连续长纤维为夹杂有金属线的氧化铝纤维或夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维或夹杂有金属线的玄武岩纤维。本发明制备方法制得的增强型陶瓷纤维过滤材料抗折强度高，不小于4MPa，远高于市面上的陶瓷纤维过滤材料，不易断裂，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷纤维过滤材料技术领域，具体而言，涉及一种增强型陶瓷纤维过滤材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷纤维过滤材料具有过滤阻力低、过滤效果好、化学稳定性好、抗热震性好等优点，在烟气过滤、空气净化、化工过滤等领域具有广阔的应用前景。目前，现有的陶瓷纤维过滤材料抗折强度低，抗折强度通常不超过2MPa，在工程应用过程中，极易断裂，使用寿命短，限制了陶瓷纤维过滤材料的推广应用。因此，本领域亟需一种高抗折强度的陶瓷纤维过滤材料。
发明内容
本发明提供了一种增强型陶瓷纤维过滤材料及其制备方法，以解决现有陶瓷纤维过滤材料抗折强度低、易断裂、使用寿命短的技术问题。
一方面，本发明提供了一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：S1、制备陶瓷浆料；S2、在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注所述陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度；S3、重复S2步骤往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程至预设厚度，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；S4、烘干所述陶瓷纤维过滤材料坯体，得到所述增强型陶瓷纤维过滤材料；其中，所述连续长纤维为夹杂有金属线的氧化铝纤维或夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维或夹杂有金属线的玄武岩纤维。
在本发明的一些实施方式中，按重量份数计，所述陶瓷浆料包括100份水、0.6-1.2份聚合氯化铝、10-15份硅溶胶、2-5份硅酸镁铝、1-2份聚环氧乙烷、5-14份陶瓷纤维，所述陶瓷浆料还包括组分A或组分B，按重量份数计，组分A为10-15份有机硅树脂，组分B为1-5份低熔点玻璃粉和1-5份硼酸锌。
在本发明的一些实施方式中，优选地，聚合氯化铝中的铝含量在28-30wt％，铁含量不大于0.5wt％；硅溶胶为固含量为30％的碱性硅溶胶；硅酸镁铝中的硅含量在65wt％以上；聚环氧乙烷(PEO)的分子量为200万-300万；陶瓷纤维为硅酸铝纤维和/或莫来石纤维，陶瓷纤维长度为1-1.5mm；有机硅树脂为市售KR-200LP型号有机硅树脂，其规格为：粉体粒径在1-5微米，可长时间在500℃以下使用等；低熔点玻璃粉为2000-3000目且熔点在400-600℃之间的低熔点玻璃粉；硼酸锌为可瓷化硼酸锌，其硼含量为55±1.0wt％，锌含量为45±1.0wt％。
在本发明的一些实施方式中，当所述陶瓷浆料包括组分B时，S4步骤烘干所述陶瓷纤维过滤材料坯体后，在600-800℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
在本发明的一些实施方式中，在所述多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网后，再进行S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程；所述多孔模具为空心结构，在S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本发明的一些实施方式中，所述连续长纤维通过金属线与氧化铝纤维绞合而成或通过金属线与耐高温玻璃纤维绞合而成或通过金属线与玄武岩纤维绞合而成；所述金属线的直径为0.1-0.3mm，连续长纤维的直径为0.5-0.6mm。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等，所述连续长纤维由一根金属线与一根氧化铝纤维绞合而成或通过一根金属线与一根耐高温玻璃纤维绞合而成或通过一根金属线与一根玄武岩纤维绞合而成，所述耐高温玻璃纤维为耐温温度为500-600℃的玻璃纤维。
在本发明的一些实施方式中，所述预设厚度为15-20mm。
在本发明的一些实施方式中，S4步骤中烘干时的烘干温度为100-150℃。
在本发明的一些实施方式中，所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法还包括：在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，再进行S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程；其中，所述第一浆料包括有机硅偶联剂、环氧树脂、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、高温结合剂和组分C，所述组分C为氧化铝粉体或短切纤维。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述高温结合剂为环状硅氧烷；所述短切纤维为硅酸铝纤维和/或莫来石纤维，长度为0.4-0.5mm。
在本发明的一些实施方式中，按重量份数计，所述第一浆料包括1-2份有机硅偶联剂、75-95份环氧树脂、4-17份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1-5份高温结合剂和1-3份组分C。
另一方面，本发明还提供了一种增强型陶瓷纤维过滤材料，所述增强型陶瓷纤维过滤材料根据上述任一项所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备方法以陶瓷浆料和连续长纤维为主要原料，边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料，往复连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度后烘干，得到增强型陶瓷纤维过滤材料，陶瓷浆料与夹杂金属线的连续长纤维结合性好，使用过程中不会分离而使陶瓷纤维过滤材料损坏；增强型陶瓷纤维过滤材料由陶瓷浆料与夹杂金属线的连续长纤维复合而成，抗折强度高，经三点弯曲试验测试，抗折强度不小于4MPa，远高于市面上的陶瓷纤维过滤材料，不易断裂，使用寿命长。
(2)本发明制备方法对陶瓷浆料配方各组分及组分含量进行了设计，包含有机硅树脂的配方，由坯体烘干后直接制得增强型陶瓷纤维过滤材料，无需高温热处理，抗折强度不小于4MPa；包含低熔点玻璃粉和硼酸锌的配方，由坯体烘干后在600-800℃下进行热处理后制得增强型陶瓷纤维过滤材料，热处理过程中低熔点玻璃粉和硼酸锌形成玻璃相，进一步提高抗折强度，抗折强度不小于5MPa。
(3)本发明制备方法连续长纤维由金属线与氧化铝纤维或耐高温玻璃纤维或玄武岩纤维绞合而成，金属线直径为0.1-0.3mm，连续长纤维直径为0.5-0.6mm，可以保证绞合而成的连续长纤维表面状态更易于与陶瓷浆料结合，提高两者结合性。本发明制备方法将预设厚度设计为15-20mm，使得通过往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程得到的坯体厚度为15-20mm，最终制得的增强型陶瓷纤维过滤材料厚度满足使用要求。
(4)本发明制备方法还设计了第一浆料，在连续长纤维上浸渍上第一浆料后再进行S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程，通过第一浆料配方各组分及组分含量的设计，连续长纤维、陶瓷浆料与第一浆料均具有较好的结合性，连续长纤维与陶瓷浆料之间通过第一浆料的过渡，进一步提高了连续长纤维与陶瓷浆料的浸润性和结合性。
附图说明
图1示出了本发明一种实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料制备方法中，开始在多孔模具上边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料时的示意图；
图2示出了本发明一种实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料制备方法中，在多孔模具上边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，开始沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料时的示意图。
图中：1-多孔模具，2-陶瓷浆料存储槽，3-废料收集槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合具体实施例对本发明涉及的各个方面进行详细说明，但这些具体实施例仅用于举例说明本发明，并不对本发明的保护范围和实质内容构成任何限定。
实施例1：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、0.6份聚合氯化铝、10份硅溶胶、2份硅酸镁铝、1份聚环氧乙烷、5份陶瓷纤维和10份组分A，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分A为有机硅树脂；陶瓷纤维为硅酸铝纤维，陶瓷纤维长度为1mm。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为15mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的氧化铝纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根氧化铝纤维绞合而成，金属线的直径为0.1mm，连续长纤维的直径为0.5mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等。
Ⅳ、在100℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
在本实施例中，如图1所示，示出了本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料制备方法中，开始在多孔模具上边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料时的示意图；如图2所示，示出了本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料制备方法中，在多孔模具上边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，开始沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料时的示意图。在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，陶瓷浆料储存在位于可旋转的多孔模具1的上方的陶瓷浆料存储槽2中，陶瓷浆料存储槽2底部设置漏浆通道和可封闭漏浆通道的隔离板，当连续长纤维准备就绪时，将隔离板抽离漏浆通道，在旋转的多孔模具1上边缠绕连续长纤维边沿连续长纤维缠绕行进方向移动陶瓷浆料存储槽2以实现边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料，当到达预设长度后，反方向缠绕连续长纤维并反方向移动陶瓷浆料存储槽2以实现反方向的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注的同步进行，如此实现往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程。此外，在多孔模具1的下方设有废料收集槽3以收集滴落的废液。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为4MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例2：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、1.2份聚合氯化铝、15份硅溶胶、5份硅酸镁铝、2份聚环氧乙烷、14份陶瓷纤维和2份组分B，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分B为1份低熔点玻璃粉和1份硼酸锌；陶瓷纤维为莫来石纤维，陶瓷纤维长度为1.5mm；低熔点玻璃粉为2000-3000目且熔点在400-600℃之间的低熔点玻璃粉。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为15mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根耐高温玻璃纤维绞合而成，金属线的直径为0.3mm，连续长纤维的直径为0.6mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等；耐高温玻璃纤维为耐温温度为500-600℃的玻璃纤维。
Ⅳ、在150℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体后，在600℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为5MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例3：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、0.7份聚合氯化铝、11份硅溶胶、2.5份硅酸镁铝、1.2份聚环氧乙烷、7份陶瓷纤维和10份组分B，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分B为5份低熔点玻璃粉和5份硼酸锌；陶瓷纤维为硅酸铝纤维和莫来石纤维，陶瓷纤维长度为1.2m；低熔点玻璃粉为2000-3000目且熔点在400-600℃之间的低熔点玻璃粉。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为15mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的玄武岩纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根玄武岩纤维绞合而成，金属线的直径为0.15mm，连续长纤维的直径为0.52mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等。
Ⅳ、在110℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体后，在800℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为5.3MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例4：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、0.8份聚合氯化铝、12份硅溶胶、3份硅酸镁铝、1.5份聚环氧乙烷、9份陶瓷纤维和15份组分A，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分A为有机硅树脂；陶瓷纤维为莫来石纤维，陶瓷纤维长度为1.3m。
按重量份数计，称取1份有机硅偶联剂、75份环氧树脂、4份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1份高温结合剂和1份组分C，混合均匀，制得第一浆料；其中，组分C为氧化铝粉体；高温结合剂为环状硅氧烷。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为20mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的氧化铝纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根氧化铝纤维绞合而成，金属线的直径为0.2mm，连续长纤维的直径为0.55mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等。
Ⅳ、在120℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为4.8MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例5：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、1份聚合氯化铝、13份硅溶胶、4份硅酸镁铝、1.8份聚环氧乙烷、11份陶瓷纤维和7份组分B，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分B为4份低熔点玻璃粉和3份硼酸锌；陶瓷纤维为硅酸铝纤维，陶瓷纤维长度为1.4m；低熔点玻璃粉为2000-3000目且熔点在400-600℃之间的低熔点玻璃粉。
按重量份数计，称取2份有机硅偶联剂、95份环氧树脂、17份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、5份高温结合剂和3份组分C，混合均匀，制得第一浆料；其中，组分C为短切纤维，短切纤维为硅酸铝纤维和莫来石纤维，长度为0.4mm；高温结合剂为环状硅氧烷。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为20mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根耐高温玻璃纤维绞合而成，金属线的直径为0.25mm，连续长纤维的直径为0.56mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等；耐高温玻璃纤维为耐温温度为500-600℃的玻璃纤维。
Ⅳ、在130℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体后，在650℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为5.9MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例6：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、1.1份聚合氯化铝、14份硅溶胶、4.5份硅酸镁铝、1.9份聚环氧乙烷、12份陶瓷纤维和12份组分A，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分A为有机硅树脂；陶瓷纤维为莫来石纤维，陶瓷纤维长度为1.1m。
按重量份数计，称取1.2份有机硅偶联剂、80份环氧树脂、10份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2份高温结合剂和1.5份组分C，混合均匀，制得第一浆料；其中，组分C为短切纤维，短切纤维为硅酸铝纤维，长度为0.5mm；高温结合剂为环状硅氧烷。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为18mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的玄武岩纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根玄武岩纤维绞合而成，金属线的直径为0.27mm，连续长纤维的直径为0.57mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等。
Ⅳ、在140℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为4.5MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
实施例7：
本实施例提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份数计，称取100份水、1.15份聚合氯化铝、13.5份硅溶胶、4.8份硅酸镁铝、1.85份聚环氧乙烷、13份陶瓷纤维和9份组分B，混合均匀，制得陶瓷浆料；其中，组分B为4份低熔点玻璃粉和5份硼酸锌；陶瓷纤维为硅酸铝纤维，陶瓷纤维长度为1.2m；低熔点玻璃粉为2000-3000目且熔点在400-600℃之间的低熔点玻璃粉。
按重量份数计，称取1.5份有机硅偶联剂、85份环氧树脂、15份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、3份高温结合剂和2份组分C，混合均匀，制得第一浆料；其中，组分C为短切纤维，短切纤维为硅酸铝纤维和莫来石纤维，长度为0.45mm；高温结合剂为环状硅氧烷。
Ⅱ、在具备空心结构的多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网，在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度，在连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
在本实施例中，预设长度为人为设定的长度，其根据所要求制备的陶瓷纤维过滤材料的长度规格需求进行设定。
Ⅲ、重复本实施例步骤Ⅱ的往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程至预设厚度，且在重复往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料浇注过程中，继续从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；其中，预设厚度为18mm。
在本实施例中，连续长纤维为夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维，连续长纤维通过一根金属线与一根耐高温玻璃纤维绞合而成，金属线的直径为0.28mm，连续长纤维的直径为0.58mm；金属线材质为310s不锈钢、304不锈钢或312不锈钢等；耐高温玻璃纤维为耐温温度为500-600℃的玻璃纤维。
Ⅳ、在145℃的烘干温度下烘干陶瓷纤维过滤材料坯体后，在700℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
本实施例还提供一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其根据本实施例的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。在本实施例中，增强型陶瓷纤维过滤材料可为陶瓷纤维管，经三点弯曲试验测试，其抗折强度为5.7MPa，不易断裂，断管率低，陶瓷纤维管端部法兰处(为便于组装，会在陶瓷纤维管端部成型出法兰结构)强度远高于市场上的陶瓷纤维管，法兰处不易断裂，使用寿命长。
以上结合具体实施方式对本发明进行了说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，不能以此限定本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，根据本发明所作的各种等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备陶瓷浆料；按重量份数计，所述陶瓷浆料包括100份水、0.6-1.2份聚合氯化铝、10-15份硅溶胶、2-5份硅酸镁铝、1-2份聚环氧乙烷、5-14份陶瓷纤维，
所述陶瓷浆料还包括组分A或组分B，按重量份数计，组分A为10-15份有机硅树脂，组分B为1-5份低熔点玻璃粉和1-5份硼酸锌；
S2、在旋转的多孔模具上沿多孔模具的轴向边缠绕连续长纤维边浇注所述陶瓷浆料至预设长度后，沿反方向继续边缠绕连续长纤维边浇注陶瓷浆料至预设长度；所述连续长纤维通过金属线与氧化铝纤维绞合而成或通过金属线与耐高温玻璃纤维绞合而成或通过金属线与玄武岩纤维绞合而成；所述金属线的直径为0.1-0.3mm，连续长纤维的直径为0.5-0.6mm；
S3、重复S2步骤往复的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程至预设厚度，得到陶瓷纤维过滤材料坯体；
S4、烘干所述陶瓷纤维过滤材料坯体，得到所述增强型陶瓷纤维过滤材料；
其中，所述连续长纤维为夹杂有金属线的氧化铝纤维或夹杂有金属线的耐高温玻璃纤维或夹杂有金属线的玄武岩纤维；
在连续长纤维上浸渍上第一浆料后，再进行S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程；
其中，所述第一浆料包括有机硅偶联剂、环氧树脂、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、高温结合剂和组分C，所述组分C为氧化铝粉体或短切纤维；
按重量份数计，所述第一浆料包括1-2份有机硅偶联剂、75-95份环氧树脂、4-17份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1-5份高温结合剂和1-3份组分C。
2.如权利要求1所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，当所述陶瓷浆料包括组分B时，S4步骤烘干所述陶瓷纤维过滤材料坯体后，在600-800℃下进行热处理，得到增强型陶瓷纤维过滤材料。
3.如权利要求1所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，在所述多孔模具上覆盖一层纤维纸或金属网后，再进行S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程；
所述多孔模具为空心结构，在S2和S3步骤的连续长纤维缠绕及陶瓷浆料的浇注过程中，从多孔模具的中空腔体进行负压抽吸。
4.如权利要求1所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，所述预设厚度为15-20mm。
5.如权利要求1所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，S4步骤中烘干时的烘干温度为100-150℃。
6.一种增强型陶瓷纤维过滤材料，其特征在于，所述增强型陶瓷纤维过滤材料根据权利要求1-5中任一项所述的增强型陶瓷纤维过滤材料的制备方法制得。
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| 连续纤维增强陶瓷纤维过滤材料制备工艺研究;薛友祥等;《现代技术陶瓷》;第40卷(第6期);第432-440页 * |
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