一种高强陶瓷吸声板的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，将无机纳米颗粒、页岩矿、粉煤灰、增强晶、微孔材料、无机高温发泡剂、稳定化的ZrO2搅拌，研磨成浆料，将浆料注模、干燥和1100~1400℃烧结，得高强陶瓷吸声板。通过采用无机纳米颗粒增韧技术、相变增韧技术、单晶纤维增韧技术提高了吸声板的抗弯曲断裂荷载和抗冲击性能。
【专利说明】
-种高强陶瓷吸声板的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于隔音材料领域，尤其设及一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的迅猛发展及工业化、城市化进程的快速推进。近几年来，铁路、公 路、地铁及城市轻轨日益增多，在方便人们出行的同时，却带来了继大气污染、水污染及固 体废弃物污染之后的第四大污染一-噪声污染，而如何控制高速铁路噪声成了现阶段人们 研究的主要方向。修建声屏障是目前降低噪声污染最为有效和实际的技术手段之一。而其 中吸声板则是其中关键技术和主要材料。无机吸声板具有耐腐蚀、无污染、成本低等优点， 但现有的无机吸声板中强度高的存在吸声性能低的缺陷，而吸声性能高的又存在强度不足 的缺陷，因此协调声屏障强度和吸声性能之间的矛盾成为急需解决的问题。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗弯曲断裂荷载和抗冲击 性能优异而且具有多等级孔结构和较大的孔隙率，吸声效果好的高强陶瓷吸声板的制备方 法。
[0004] 为达到上述目的，本发明是通过W下的技术方案来实现的。
[0005] -种高强陶瓷吸声板，按重量份包括W下原料:无机纳米颗粒2~5份、页岩10~40 份、粉煤灰10~40份、增强晶须10~20份、微孔材料20~40份、无机高溫发泡剂3~8份、 Zr〇22~3份，W及占 Zr〇2重量2 % -3 % 的Υ2〇3。
[0006] 进一步地所述无机纳米颗粒为白胶泥和玻璃粉按质量比1:5的混合颗粒。
[0007] 进一步地所述增强晶须为单晶纤维材料Si02晶须、SiC晶须、Ξ氧化二侣晶须中的 一种。
[000引进一步地所述Si02晶须直径0.1~9μπι、长度10~9000WI1。
[0009] 进一步地所述微孔材料为珍珠岩。
[0010] 进一步地所述无机高溫发泡剂为碳化娃、Ξ氧化二铁中的一种。
[0011] 进一步地还提供了一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，包括W下步骤：
[001^ α)将Zr02与占 Zr02质量2%-3%的￥203混合加热到约1200°(：，冷却得稳定化的 Zr02；
[0013] (2)按重量份将无机纳米颗粒2~5份、页岩10~40份、粉煤灰10~40份、增强晶须 10~20份、微孔材料20~40份、无机高溫发泡剂3~8份、Zr〇22~3份混合加水30~40份揽 拌，研磨成浆料；
[0014] (3)将浆料注模、脱模干燥后与高溫烧结，冷却至室溫，得高强陶瓷吸声板。
[001引进一步地所述步骤(2)中将各原料加入球磨机中，料、球比为1:2，球磨3~地。
[0016]进一步地所述步骤(3)中脱模干燥为湿巧在自然环境下干燥2~3天后脱模，再于 50~70°C干燥5~化。
[0017] 进一步地所述步骤(3)中高溫烧结为1100~1400°C烧结，保溫15-30min。
[001引在陶瓷材料中，通过加入经稳定化处理的Zr化实现相变增初，在Zr化相图中有Ξ种 晶型，即单斜、四方和立方，单斜化化加热到约1200°C转变为四方化化，该相变速度很快，并 伴随着7%-9%的体积收缩，在冷却过程中发生相同量的体积膨胀，往往造成制品在烧结过 程中开裂，通过加入Y2化，高溫下与四方Zr化形成固溶体，在冷却过程中运种固溶体不会发 生晶格转变，没有体积变化，有效的避免制品的开裂。
[0019] 原料选取中采用纳米级的颗粒，其总的表面积就会急剧增加，而其总体积不变，所 W总比表面积也会随之大幅度提升，材料表面会暴露出更多的原子数目，导致材料表面的 混乱程度加剧，由于表面原子周围缺少相邻原子，配位不饱和，导致大量的悬键和不饱和键 等，从而形成了更多的活性中屯、，表面能和表面结合能都迅速增大，导致纳米化后的材料与 其他原子结合的几率增加，对其他原子的吸引力也随之增加，从而达到增强的目的；
[0020] 加入增强晶须能明显改变产品的初性，弯曲断裂荷载提升50~78%。
[0021] 所使用的发泡材料其颗粒度越细，越能提高其在巧料中的分散性，越能保证材料 发泡膨胀的均一性。研究表明，发泡材料粒径为37~44μπι时，材料内部开气孔孔隙率在60 % W上，开口及闭口微介孔比例适中，具有多等级孔结构和较大的孔隙率，同时使用无机发泡 剂，很大程度上减少了污染。
[0022] 有益效果:与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0023] 1)吸声板表面至内部众多的细小的敞开孔道的开气孔结构，整体开口及闭口微介 孔比例适中，具有多等级孔结构和较大的孔隙率，孔隙率>60%，吸声效果好；
[0024] 2)通过采用无机纳米颗粒增初技术、相变增初技术、单晶纤维增初技术提高了吸 声板的抗弯曲断裂荷载和抗冲击性能。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。
[00%] 实施例1
[0027] -种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，包括W下步骤：
[002引 （1)将Zr化与占化化质量2.2%的Υ203混合加热到约1200°C，冷却得稳定化的化化；
[0029] (2)按重量份将无机纳米颗粒3%、页岩矿15%、粉煤灰30%、增强晶须15%、微孔 材料30%、无机高溫发泡剂5%、稳定化的化化2份混合加水35份揽拌，加入球磨机中，料、 球比为1:2,球磨3~4h;其中无机纳米颗粒为白胶泥和玻璃粉按质量比1:5的混合颗粒;增 强晶须为单晶纤维材料一一Si02晶须，其直径0.1~9μπι、长度10~9000μπι;微孔材料为珍珠 岩;无机高溫发泡剂为碳化娃；
[0030] (3)将浆料注模，湿巧在自然环境下干燥2~3天后脱模，再于50~70°C干燥5~化， 于1100~1400°C高溫烧结，保溫15-30min，冷却至室溫，得高强陶瓷吸声板。
[0031] 实施例2
[0032] 与实施例1基本相同，所不同的是Y2化为化化质量的3%，无机纳米颗粒2份、页岩10 份、粉煤灰40份、增强晶须为SiC晶须20份、微孔材料20份、无机高溫发泡剂为Ξ氧化二铁8 份、稳定化的Zr化2.5份、水30份。
[0033] 实施例3
[0034] 与实施例1基本相同，所不同的是Υ2化为化化质量的2%，无机纳米颗粒5份、页岩40 份、粉煤灰10份、增强晶须为Ξ氧化二侣晶须10份、微孔材料40份、无机高溫发泡剂为碳化 娃3份、稳定化的Zr〇23份、水40份。
[0035] 根据《铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法KTB/T3122-2010)中的规定检测 所得Ξ种实施例的陶瓷吸声板，检测数据如下：
[0036]
[0038] 本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不W任何形式限定本 发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，按重量份包括以下原料:无机纳米颗粒2~5份、页 岩10~40份、粉煤灰10~40份、增强晶须10~20份、微孔材料20~40份、无机高温发泡剂3~8份、 Zr022~3份，以及占 Zr02重量2%-3%的Y2〇3。2. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，所述无机纳米颗粒为白胶 泥和玻璃粉按质量比1:5的混合颗粒。3. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，所述增强晶须为单晶纤维 材料S i02晶须、S i C晶须、三氧化二铝晶须中的一种。4. 根据权利要求3所述的一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，所述Si02晶须直径0.1~9 ym、长度 10~9000ym。5. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，所述微孔材料为珍珠岩。6. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板，其特征在于，所述无机高温发泡剂为碳 化硅、三氧化二铁中的一种。7. -种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将Zr02与占 Zr02质量2%-3%的Υ2〇3混合加热到约1200°C，冷却得稳定化的Zr0 2; (2) 按重量份将无机纳米颗粒2~5份、页岩10~40份、粉煤灰10~40份、增强晶须10~20份、 微孔材料20~40份、无机高温发泡剂3~8份、Zr0 22~3份混合加水30~40份搅拌，研磨成浆料； (3) 将浆料注模、脱模干燥后与高温烧结，冷却至室温，得高强陶瓷吸声板。8. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，其特征在于，所述步骤 (2) 中将各原料加入球磨机中，料、球比为1:2，球磨3~4h。9. 根据权利要求2所述的一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，其特征在于，所述步骤 (3) 中脱模干燥为湿坯在自然环境下干燥2~3天后脱模，再于50~70 °C干燥5~8h。10. 根据权利要求1所述的一种高强陶瓷吸声板的制备方法方法，其特征在于，所述步 骤(3 )中高温烧结为1100~1400 °C烧结，保温15-30min。
【文档编号】C04B33/36GK106083176SQ201610399826
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】韩晓春, 杨志峰, 马成良, 刘少华, 王根水, 王士维
【申请人】江苏南瓷绝缘子股份有限公司