一种高强度陶瓷材料的制作方法

文档序号:11801464阅读:256来源:国知局
本发明涉及一种高强度陶瓷材料,属于陶瓷材料领域。
背景技术
:陶瓷是陶器和瓷器的总称,以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。中国是世界上最早应用陶瓷的国家之一,陶瓷因其质地坚硬、细密、严禁、耐高温、釉色丰富等特点,广泛应用于食器、装饰、科学等领域。其中陶瓷器皿作为日用器皿并因其实用性和审美性沿用至今。时至今日,由于科学技术的进步,已出现了许多可以代替瓷器皿的材料,如不锈钢、塑料等,与这些材料制成的器皿相比,传统陶瓷器皿还存在着抗冲击性差的缺点,在外力冲击作用下容易破碎。技术实现要素:本发明目的是提供一种高强度陶瓷材料,由该材料制成的陶瓷件,具备很高的强度和很好的强度,使得其在外力冲击下不易破碎,经久耐用,能够产生很大的经济效益。本发明的方案如下:一种高强度陶瓷材料,由以下重量份原料组成:岩砂晶5-10份、乌刚石30-40份、石榴石10-15份、珍珠陶土18-25份、改性高岭土6-18份、铬刚玉9-12份、叶腊石5-10份、七水硫酸镁3-6份、硅钙镁晶须4-10份、纳米硼纤维5-7份、四氟化硅2-5份、钼酸钡2-8份、氯化石蜡2-6份、PP蜡1-2份、高密度聚乙烯1-2份、低密度聚乙烯0.3-0.9份、添加剂A0.3-1.9份、添加剂B0.3-0.8份;所述的添加剂A制备方法:将磷酸二氢钠1.3g、丙烯酰胺1.3g、迷迭香酸甲酯2.5g、硅藻酸钠0.6g于70℃充分搅拌到完全分散,再加入十五烷基磺酰氯2.7g,继续于70℃搅拌30min,加入三羟甲基氨基甲烷0.4g、二硫化二苯并噻唑0.21g、马来酸酐0.7g、二巯基丙烷磺酸钠0.1g,60℃搅拌反应1h,喷雾干燥,即得;所述的添加剂B制备方法:将1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷150g、吡咯烷酮羧酸钠0.24g、异丙醇60g和水42g,放在冰浴中机械搅拌,待温度降到5℃以下,滴加十五烷基磺酰氯0.7g,滴加时间30min,升温到20℃反应2h;然后,通过减压蒸馏将异丙醇去除掉,用400mL乙酸乙酯将产物从水溶液中萃取出来,并加入硫酸镁干燥,过滤硫酸镁,通过减压蒸馏去掉乙酸乙酯,烘干即得。进一步,由以下重量份原料组成:岩砂晶8份、乌刚石38份、石榴石12份、珍珠陶土22份、改性高岭土10份、铬刚玉10份、叶腊石6份、七水硫酸镁4份、硅钙镁晶须5份、纳米硼纤维6份、四氟化硅3份、钼酸钡3份、氯化石蜡5份、PP蜡1.3份、高密度聚乙烯1.6份、低密度聚乙烯0.8份、添加剂A1.4份、添加剂B0.5份。进一步,由以下重量份原料组成:岩砂晶6份、乌刚石33份、石榴石10份、珍珠陶土20份、改性高岭土17份、铬刚玉11份、叶腊石8份、七水硫酸镁5份、硅钙镁晶须8份、纳米硼纤维7份、四氟化硅3份、钼酸钡4份、氯化石蜡4份、PP蜡1.1份、高密度聚乙烯1.8份、低密度聚乙烯0.4份、添加剂A0.8份、添加剂B0.6份。进一步,由以下重量份原料组成:岩砂晶9份、乌刚石35份、石榴石15份、珍珠陶土19份、改性高岭土8份、铬刚玉12份、叶腊石9份、七水硫酸镁4.6份、硅钙镁晶须6份、纳米硼纤维5份、四氟化硅4份、钼酸钡3份、氯化石蜡4份、PP蜡1.7份、高密度聚乙烯1.3份、低密度聚乙烯0.9份、添加剂A1.7份、添加剂B0.36份。进一步,所述的改性高岭土由以下方法制得:将高岭土粉碎至1300-1400目后装入球磨机搅拌、加热;加热温度在72-74℃,加热时间为20-25min,球磨机转速为1500-1600转/分;在球磨机内加入硬脂酸钙、三氯化铝,硬脂酸钙、三氯化铝与高岭土重量比为2:4.6:102,球磨机转速不变,温度控制在78-82℃,持续35-40分min;然后将温度降至30-40℃,持续10-15min,转速1700-1750转/分;冷凝出料。本发明将十五烷基磺酰氯与三羟甲基氨基甲烷、丙烯酰胺反应,二硫化二苯并噻唑作为催化剂,反应得到一种具有跟陶瓷和有机相容性好的材料,同时三羟甲基氨基甲烷、丙烯酰胺增加了陶瓷的刚性,使其能够抵抗冲击;氯化石蜡一方面作为有机粘结剂使用,另一个作用是增加原料整体的流动性,含量过低流动性较差,无法正常注塑成型;含量过高脱去氯化石蜡后产品孔隙过大,强度变差而且产品烧结时体积变化太大,容易产生裂纹。吡咯烷酮羧酸钠为添加剂A的催化剂,提高一种具有回弹力的加剂A;纳米硼纤维、四氟化硅增加陶瓷的强度,增加陶瓷的抗冲击性。本发明材料制得的陶瓷件,具有良好的力学性能,抗冲击性能强,在外力冲击下不易破碎,经久耐用。具体实施方式实施例1添加剂A的制备。将磷酸二氢钠1.3g、丙烯酰胺1.3g、迷迭香酸甲酯2.5g、硅藻酸钠0.6g于70℃充分搅拌到完全分散,再加入十五烷基磺酰氯2.7g,继续于70℃搅拌30min,加入三羟甲基氨基甲烷0.4g、二硫化二苯并噻唑0.21g、马来酸酐0.7g、二巯基丙烷磺酸钠0.1g,60℃搅拌反应1h,喷雾干燥,即得;实施例2添加剂B的制备将1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷150g、吡咯烷酮羧酸钠0.24g、异丙醇60g和水42g,放在冰浴中机械搅拌,待温度降到5℃以下,滴加十五烷基磺酰氯0.7g,滴加时间30min,升温到20℃反应2h;然后,通过减压蒸馏将异丙醇去除掉,用400mL乙酸乙酯将产物从水溶液中萃取出来,并加入硫酸镁干燥,过滤硫酸镁,通过减压蒸馏去掉乙酸乙酯,烘干即得。实施例3改性高岭土的制备将高岭土粉碎至1350目后装入球磨机搅拌、加热;加热温度在73℃,加热时间为22min,球磨机转速为1600转/分;在球磨机内加入硬脂酸钙、三氯化铝,硬脂酸钙、三氯化铝与高岭土重量比为2:4.6:102,球磨机转速不变,温度控制在81℃,持续38分min;然后将温度降至32℃,持续12min,转速1700转/分;冷凝出料。实施例4一种高强度陶瓷材料,由以下重量份原料组成:岩砂晶8份、乌刚石38份、石榴石12份、珍珠陶土22份、改性高岭土10份、铬刚玉10份、叶腊石6份、七水硫酸镁4份、硅钙镁晶须5份、纳米硼纤维6份、四氟化硅3份、钼酸钡3份、氯化石蜡5份、PP蜡1.3份、高密度聚乙烯1.6份、低密度聚乙烯0.8份、添加剂A1.4份、添加剂B0.5份。实施例5一种高强度陶瓷材料,由以下重量份原料组成:岩砂晶6份、乌刚石33份、石榴石10份、珍珠陶土20份、改性高岭土17份、铬刚玉11份、叶腊石8份、七水硫酸镁5份、硅钙镁晶须8份、纳米硼纤维7份、四氟化硅3份、钼酸钡4份、氯化石蜡4份、PP蜡1.1份、高密度聚乙烯1.8份、低密度聚乙烯0.4份、添加剂A0.8份、添加剂B0.6份。实施例6一种高强度陶瓷材料,由以下重量份原料组成:岩砂晶9份、乌刚石35份、石榴石15份、珍珠陶土19份、改性高岭土8份、铬刚玉12份、叶腊石9份、七水硫酸镁4.6份、硅钙镁晶须6份、纳米硼纤维5份、四氟化硅4份、钼酸钡3份、氯化石蜡4份、PP蜡1.7份、高密度聚乙烯1.3份、低密度聚乙烯0.9份、添加剂A1.7份、添加剂B0.36份。对比例1与实施例5相比,区别处在于,没有添加剂A。对比例2与实施例5相比,区别处在于,没有添加剂B。对比例3与实施例5相比,区别处在于,没有添加剂A和添加剂B。对比例4与实施例5相比,区别处在于,没有改性高岭土。将实施例4-6、对比例1-4的陶瓷材料按以下方法制成陶瓷件。将各原料混合后于265℃下注塑形成坯件;将坯件浸泡于40℃的煤油中,恒温浸泡3h,确保所述坯件中98%以上的氯化石蜡、PP蜡被溶解到煤油中;将脱去石蜡后的坯件放入烧结炉中进行400-600℃高温脱脂;将脱脂后的坯件进行600-1200℃高温烧制,最后自然冷却至室温。将上述陶瓷件依据美国的ASTMC368进行测定抗冲击性能,同时检测其它性能。具体结果见下表:性能实施例4实施例5实施例6普通平盘对比例1对比例2对比例3对比例4抗冲击性能(J/cm2)8.828.438.010.8-1.16.886.715.966.05破坏强度(N)247523822340600-10001835173512331356断裂模数(MPa)4138358-1226241820尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明,但是应该指明的是,我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改,其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
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