一種耐高溫陶瓷纖維板及其制備方法與流程

本申請涉及陶瓷纖維板，具體涉及一種耐高溫陶瓷纖維板及其制備方法。

背景技術：

1、陶瓷纖維板是一種優良的輕質耐火材料，具有密度小、耐高溫、導熱系數低、熱容小、蓄熱少、保溫隔熱性能良好、抗熱震性好、化學性能穩定、無毒性等優點。與之相比，傳統的耐火陶瓷或者耐火磚大多是由粉末或顆粒燒結而成，產品密度大，抗熱震性較差，且不易進行機械切割、加工。因此，在一些高溫設備中，采用纖維板取代耐火磚等夠起到節能增效的作用，并且由于纖維板的密度較小，更易實現設備的輕量化和大型化。陶瓷纖維板的強度也較高，因而適用于對產品有剛性強度要求的高溫領域。纖維板的耐壓強度高，使用壽命長，低熱導率，韌性性好，尺寸精確，平整度好，易切割安裝，施工方便，同時具有優良的抗風蝕性能和吸音降噪性能，由于這些優良的物理化學性能，纖維板在鋼鐵行業、有色金屬行業、玻璃行業、輕工業等領域都占有重要位置。

2、目前陶瓷纖維板的制作工藝主要有濕法成型、干法成型和膠體法成型三種，其中由于濕法成型制備得到的陶瓷纖維板的密度較高，硬度大，因此常用于制備耐火隔熱材料。其主要工藝是將陶瓷纖維原料剪碎后與粘結劑混合得到漿料，再在水洗磨具中真空成型。

3、目前已有諸多關于濕法成型制備陶瓷纖維板的技術，例如專利cn116553941a公開了一種耐高溫陶瓷纖維板及其制備方法；該制備方法包括以下步驟：a)將氧化鋁纖維短切后，與純水、濕強劑混合，進行分散，之后加入氧化鋁粉料和硅溶膠，攪拌均勻，得到混合物；b)將淀粉水溶液倒入步驟a)得到的混合物中絮凝，得到漿料；c)將步驟b)得到的漿料進行濕法真空成型，干燥后得到耐高溫陶瓷纖維板。該發明提供的制備方法選用特定原料配合特定工藝步驟，實現整體較好相互作用，制備得到的耐高溫陶瓷纖維板可使用到1600℃及以上的高溫并具有高強度和高溫抗蠕變的優異性能，在高溫下具有極低的膨脹和收縮。

4、但是發明人發現使用濕法成型工藝制備陶瓷纖維板的問題在于，無論是將濕坯直接干燥得到陶瓷纖維板，還是進一步進行燒結制備陶瓷纖維板，都需要對濕坯進行干燥，但是在這一過程中隨著水分的蒸發，會導致濕坯中原有的粘結劑上浮，一方面導致表面的粘結劑過多，影響其耐熱性能，另一方面也會影響陶瓷纖維板整體的強度。

5、因此，需要提供一種具有較好耐熱性能和強度的耐高溫陶瓷纖維板。

技術實現思路

1、本申請提供了一種耐高溫陶瓷纖維板及其制備方法，該耐高溫陶瓷纖維板具有良好的耐熱性能和強度。

2、第一方面，本申請提供了一種用于制備耐高溫陶瓷纖維板的方法，包括以下步驟：

3、s10：將耐火陶瓷纖維、耐火陶瓷填料和硅溶膠粘結劑分散于水中，以得到混合液；

4、s20：向所述混合液中添加丙烯酰胺類單體、交聯劑，通過引發聚合反應絮凝，得到漿料；

5、s30：將所述漿料濕法真空成型，干燥后得到耐高溫陶瓷纖維板。

6、根據本申請，通過使用丙烯酰胺類單體原位交聯聚合，配合硅溶膠粘結劑可以快速對耐火陶瓷纖維、耐火陶瓷填料絮凝沉降，在后續干燥過程中，交聯的丙烯酰胺類聚合物與硅溶膠粘結劑不易上浮，從而有效改善耐高溫陶瓷板的耐熱性能和強度。

7、在一些實施方式中，所述耐火陶瓷纖維包括多晶莫來石纖維、氧化鋯纖維、鎂鋁尖晶石纖維中的至少一種；所述耐火陶瓷纖維的長度為0.1～10mm。

8、在一些實施方式中，所述耐火陶瓷填料包括多晶莫來石顆粒、氧化鋯顆粒、鎂鋁尖晶石顆粒中的至少一種；所述耐火陶瓷填料的平均粒徑為5～200nm。

9、在一些實施方式中，所述步驟s10具體包括：將10質量份耐火陶瓷纖維、15～40質量份耐火陶瓷填料和5～20質量份固含量為20wt％～40wt％的硅溶膠粘結劑分散于300～500質量份水中，以得到混合液。

10、在一些實施方式中，所述丙烯酰胺類單體包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸酰胺中的至少一種。

11、在一些實施方式中，所述交聯劑包括n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺和改性氧化石墨烯，所述改性氧化石墨烯通過不飽和硅烷偶聯劑和含氟硅烷偶聯劑改性氧化石墨烯得到。

12、在一些實施方式中，所述改性氧化石墨烯通過以下方法制備得到：

13、將10質量份氧化石墨烯分散在200～500質量份乙醇中，超聲分散，再加入5～10質量份乙烯基三甲氧基硅烷和1～5質量份(3,3,3,-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷，加熱反應得到改性氧化石墨烯。

14、在一些實施方式中，所述耐火陶瓷纖維與所述丙烯酰胺單體的質量比為1:0.1～0.2；所述丙烯酰胺單體與所述交聯劑的質量比為1:0.01～0.2。

15、在一些實施方式中，所述步驟s30中，所述濕法真空成型具體包括：使用真空度為0.03～0.06mpa進行抽濾，并使用壓輥輥壓，輥壓壓力為0.05～0.1mpa。

16、第二方面，本申請提供了一種耐高溫陶瓷纖維板，根據第一方面任一實施方式所述的方法制備得到。

技術特征：

1.一種用于制備耐高溫陶瓷纖維板的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐火陶瓷纖維包括多晶莫來石纖維、氧化鋯纖維、鎂鋁尖晶石纖維中的至少一種；

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐火陶瓷填料包括多晶莫來石顆粒、氧化鋯顆粒、鎂鋁尖晶石顆粒中的至少一種；

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s10具體包括：

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙烯酰胺類單體包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸酰胺中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述交聯劑包括n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺和改性氧化石墨烯，所述改性氧化石墨烯通過不飽和硅烷偶聯劑和含氟硅烷偶聯劑改性氧化石墨烯得到。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述改性氧化石墨烯通過以下方法制備得到：

8.根據權利要求1～7任一項所述的方法，其特征在于，所述耐火陶瓷纖維與所述丙烯酰胺單體的質量比為1:0.1～0.2；所述丙烯酰胺單體與所述交聯劑的質量比為1:0.01～0.2。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟s30中，所述濕法真空成型具體包括：使用真空度為0.03～0.06mpa進行抽濾，并使用壓輥輥壓，輥壓壓力為0.05～0.1mpa。

10.一種耐高溫陶瓷纖維板，其特征在于，根據權利要求1～9任一項所述的方法制備得到。

技術總結
本申請提供一種耐高溫陶瓷纖維板及其制備方法，該方法，包括以下步驟：S10：將耐火陶瓷纖維、耐火陶瓷填料和硅溶膠粘結劑分散于水中，以得到混合液；S20：向所述混合液中添加丙烯酰胺類單體、交聯劑，通過引發聚合反應絮凝，得到漿料；S30：將所述漿料濕法真空成型，干燥后得到耐高溫陶瓷纖維板。通過使用丙烯酰胺類單體原位交聯聚合，配合硅溶膠粘結劑可以快速對耐火陶瓷纖維、耐火陶瓷填料絮凝沉降，在后續干燥過程中，交聯的丙烯酰胺類聚合物與硅溶膠粘結劑不易上浮，從而有效改善耐高溫陶瓷板的耐熱性能和強度。

技術研發人員：李豐生,李祚潤
受保護的技術使用者：山東路成新材料科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14