一種耐紫外耐候覆合陶瓷材料及其製備方法與流程
2024-02-19 10:52:15
本發明涉及材料領域，特別涉及到一種耐紫外耐候覆合陶瓷材料及其製備方法。
背景技術：
：隨著航空、冶金、電力等行業的飛速發展，越來越多的材料應用於高溫環境中，而高溫環境下材料的氧化、磨損較為嚴重。因此，研究和開發高溫耐磨抗氧化材料具有重要的意義和應用價值。陶瓷材料由於自身具備耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、高硬度等一系列優點而備受關注，並作為最重要的高溫耐磨損抗氧化材料加以研究。目前，國際上材料工作者對高溫耐磨抗氧化陶瓷材料進行了廣泛深入的研究，取得了較好的成果；國內學者也越來越重視這一領域的研究。進一步研究和開發高溫耐磨抗氧化陶瓷材料對於整個社會經濟的發展具有重要的意義。鑑於此，本發明致力於研究新型複合陶瓷材料，通過優化原料配方和工藝步驟，是傳統的陶瓷材料在耐高溫、耐磨損、抗氧化等性能上有了大幅度的提高，以期望能滿足社會和市場的需求。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供一種耐紫外耐候覆合陶瓷材料及其製備方法，通過採用特定原料進行組合，配合相應的生產工藝，得到的耐紫外耐候覆合陶瓷材料，其性能穩定、耐紫外耐候耐老化、強度大，能夠滿足行業的要求，具有較好的應用前景。本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種耐紫外耐候覆合陶瓷材料，由下列重量份的原料製成：陶瓷粉25-30份、高嶺土5-8份、硅藻土5-8份、硼酸鈣4-8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-5份、聚矽氧烷3-4份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉1-3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚1-2份、硫代二丙酸二月桂酸酯1-3份、正矽酸乙酯4-9份、甘油7-10份、鈦酸鉛1-4份、氧化鋁1-3份、氧化鎂2-4份、氧化鈣2-6份、二氧化矽3-5份、三氧化二銻1-2份、抗氧化劑1-4份、穩定劑2-5份、偶聯劑1-2份。優選地，所述抗氧化劑為2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、4-羥基十二烷酸醯替苯胺、4，4'-二叔辛基二苯胺、4-羥基十八烷酸醯替苯胺中的一種或幾種。優選地，所述穩定劑為2-乙基乙酸鉛、蓖麻酸鈣、硬脂酸鋅、丹桂酸鋇中的任意一種。優選地，所述偶聯劑選自三異硬酯酸鈦酸異丙酯、異丙基三（二辛基焦磷醯基)鈦酸酯、二(二辛基焦磷醯基)合氧乙酸酯鈦、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯中的任意一種或幾種。所述的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的製備方法，包括以下步驟：（1）按照重量份稱取各原料；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為200-300目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻、抗氧化劑、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為500-660℃，高溫燒結時間為30-60分鐘；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為2-3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、穩定劑、偶聯劑注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000-1500轉/分鐘，壓強為0.5-1MPa，混合攪拌10-20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在4-10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860-920℃，真空壓強為0.2-0.5Pa，真空燒結時間為60-90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護2-4小時，即得成品。優選地，所述水淬的條件為：入水溫度為10-15℃，水淬時間為45秒。優選地，所述篩孔徑為200目。本發明與現有技術相比，其有益效果為：（1）本發明的耐紫外耐候覆合陶瓷材料，以陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣、聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻為主要成分，通過加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、抗氧化劑、穩定劑、偶聯劑，輔以機械粉碎、高溫燒結、水淬處理、球磨分選、加壓勻質、鑄模固定、真空煅燒、去模脫蠟、養護成型等工藝，使得製備而成的耐紫外耐候覆合陶瓷材料，其性能穩定、耐紫外耐候耐老化、強度大，能夠滿足行業的要求，具有較好的應用前景。（2）本發明的耐紫外耐候覆合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適於大規模工業化運用，實用性強。具體實施方式下面結合具體實施例對發明的技術方案進行詳細說明。實施例1（1）按照重量份稱取陶瓷粉25份、高嶺土5份、硅藻土5份、硼酸鈣4份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、聚矽氧烷3份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉1份、4-甲基-6-叔丁基苯酚1份、硫代二丙酸二月桂酸酯1份、正矽酸乙酯4份、甘油7份、鈦酸鉛1份、氧化鋁1份、氧化鎂2份、氧化鈣2份、二氧化矽3份、三氧化二銻1份、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸鉛2份、三異硬酯酸鈦酸異丙酯1份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為200目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為500℃，高溫燒結時間為30分鐘，水淬的入水溫度為10℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為2小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、2-乙基乙酸鉛、三異硬酯酸鈦酸異丙酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000轉/分鐘，壓強為0.5MPa，混合攪拌10分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在4℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860℃，真空壓強為0.2Pa，真空燒結時間為60分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護2小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例2（1）按照重量份稱取陶瓷粉26份、高嶺土6份、硅藻土6份、硼酸鈣5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、聚矽氧烷3份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉2份、4-甲基-6-叔丁基苯酚1份、硫代二丙酸二月桂酸酯1份、正矽酸乙酯6份、甘油8份、鈦酸鉛2份、氧化鋁2份、氧化鎂3份、氧化鈣4份、二氧化矽3份、三氧化二銻1份、4-羥基十二烷酸醯替苯胺2份、蓖麻酸鈣3份、異丙基三（二辛基焦磷醯基)鈦酸酯1份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為250目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻、4-羥基十二烷酸醯替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為550℃，高溫燒結時間為40分鐘，水淬的入水溫度為12℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為2.3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、蓖麻酸鈣、異丙基三（二辛基焦磷醯基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1200轉/分鐘，壓強為0.7MPa，混合攪拌12分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在6℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為880℃，真空壓強為0.3Pa，真空燒結時間為70分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護2.5小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例3（1）按照重量份稱取陶瓷粉28份、高嶺土7份、硅藻土7份、硼酸鈣7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、聚矽氧烷4份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉2份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2份、硫代二丙酸二月桂酸酯2份、正矽酸乙酯8份、甘油9份、鈦酸鉛3份、氧化鋁2份、氧化鎂3份、氧化鈣5份、二氧化矽4份、三氧化二銻2份、4，4'-二叔辛基二苯胺3份、硬脂酸鋅4份、二(二辛基焦磷醯基)合氧乙酸酯鈦2份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為250目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻、4，4'-二叔辛基二苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為600℃，高溫燒結時間為50分鐘，水淬的入水溫度為14℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為2.7小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、硬脂酸鋅、二(二辛基焦磷醯基)合氧乙酸酯鈦注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1400轉/分鐘，壓強為0.9MPa，混合攪拌17分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在8℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為900℃，真空壓強為0.4Pa，真空燒結時間為80分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護3小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例4（1）按照重量份稱取陶瓷粉30份、高嶺土8份、硅藻土8份、硼酸鈣8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、聚矽氧烷4份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2份、硫代二丙酸二月桂酸酯3份、正矽酸乙酯9份、甘油10份、鈦酸鉛4份、氧化鋁3份、氧化鎂4份、氧化鈣6份、二氧化矽5份、三氧化二銻2份、4-羥基十八烷酸醯替苯胺4份、丹桂酸鋇5份、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯2份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為300目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻、4-羥基十八烷酸醯替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為660℃，高溫燒結時間為60分鐘，水淬的入水溫度為15℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、丹桂酸鋇、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1500轉/分鐘，壓強為1MPa，混合攪拌20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為920℃，真空壓強為0.5Pa，真空燒結時間為90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護4小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。對比例1（1）按照重量份稱取陶瓷粉25份、高嶺土5份、硅藻土5份、硼酸鈣4份、聚矽氧烷3份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉1份、4-甲基-6-叔丁基苯酚1份、硫代二丙酸二月桂酸酯1份、正矽酸乙酯4份、甘油7份、鈦酸鉛1份、氧化鋁1份、氧化鎂2份、氧化鈣2份、三氧化二銻1份、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸鉛2份、三異硬酯酸鈦酸異丙酯1份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為200目;（3）將聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、三氧化二銻、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為500℃，高溫燒結時間為30分鐘，水淬的入水溫度為10℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為2小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、2-乙基乙酸鉛、三異硬酯酸鈦酸異丙酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000轉/分鐘，壓強為0.5MPa，混合攪拌10分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在4℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860℃，真空壓強為0.2Pa，真空燒結時間為60分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護2小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。對比例2（1）按照重量份稱取陶瓷粉30份、高嶺土8份、硅藻土8份、硼酸鈣8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2份、硫代二丙酸二月桂酸酯3份、正矽酸乙酯9份、甘油10份、鈦酸鉛4份、氧化鋁3份、氧化鎂4份、二氧化矽5份、三氧化二銻2份、4-羥基十八烷酸醯替苯胺4份、丹桂酸鋇5份、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯2份；（2）將陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為300目;（3）將鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽、三氧化二銻、4-羥基十八烷酸醯替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為660℃，高溫燒結時間為60分鐘，水淬的入水溫度為15℃，水淬時間為45秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯一起加入球磨機，料球比例為1：5，球磨時間為3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、丹桂酸鋇、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1500轉/分鐘，壓強為1MPa，混合攪拌20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓製成型，所得胚體在10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為920℃，真空壓強為0.5Pa，真空燒結時間為90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫後，去模、脫蠟、放於60℃氮氣保溫箱中養護4小時，即得成品。製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。將實施例1-4和對比例1-2的製得的耐紫外耐候覆合陶瓷材料進行表面摩擦係數、抗彎強度、硬度、熱膨脹係數這幾項性能測試。表1 表面摩擦係數抗彎強度，Mpa硬度，HV熱膨脹係數（10-6/K）實施例10.449102423828.32實施例20.479106623318.25實施例30.459103523628.17實施例40.499104523938.34對比例11.178659176111.21對比例21.29775219069.96本發明的耐紫外耐候覆合陶瓷材料，以陶瓷粉、高嶺土、硅藻土、硼酸鈣、聚矽氧烷、鈦酸鉛、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二銻為主要成分，通過加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、甘油、正矽酸乙酯、6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉、4-甲基-6-叔丁基苯酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、抗氧化劑、穩定劑、偶聯劑，輔以機械粉碎、高溫燒結、水淬處理、球磨分選、加壓勻質、鑄模固定、真空煅燒、去模脫蠟、養護成型等工藝，使得製備而成的耐紫外耐候覆合陶瓷材料，其性能穩定、耐紫外耐候耐老化、強度大，能夠滿足行業的要求，具有較好的應用前景。本發明的耐紫外耐候覆合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適於大規模工業化運用，實用性強。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。當前第1頁1 2 3