本发明涉及陶瓷建筑材料领域，具体涉及一种碳纤维陶瓷材料及其制备方法。
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：陶瓷材料是一种常见的建材材料，陶瓷的脆性是评价陶瓷性能的一个重要的指标，在外力作用下，在陶瓷制品表面或者内部微裂纹尖端产生应力集中，裂纹扩展形成表面能来消耗能量，因此，陶瓷材料上的裂纹的扩展速度极其迅速，往往在瞬间就破坏陶瓷。经过研究表明，当裂纹遇见纤维时，纤维能够有效缓和应力集中，部分纤维将吸收较大的能量，因此纤维陶瓷基复合材料是一种有效解决陶瓷材料脆性的复合材料。很多陶瓷复合材料被应用在室内，由于现在消费者对产品的综合性能的要求提高，生态建材的概念越来越多的被应用在陶瓷复合材料中，尤其是当陶瓷作为室内瓷砖使用时。随着调湿材料的应用，具有调湿功能的陶瓷瓷砖也被使用在室内装饰中。现在常用在室内陶瓷产品中的调湿材料分为矿物原料制备的调湿材料和高分子调湿材料。单独利用矿物原料制备的调湿材料存在放湿响应速度慢、饱和湿容量低；高分子调湿材料的保水性过强，造成放湿度敏感性低，这些材料本身的特性都影响了材料的调湿效果和使用性能。因此，随着陶瓷材料的发展，如何获得一种调湿性能好且综合力学性能佳的陶瓷复合材料是函待解决的问题。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种碳纤维陶瓷材料及其制备方法，本发明的陶瓷材料工艺简单，制备的材料可加工性能好，力学综合性能好，尤其是具有较好的吸放湿性能，节能环保，是一种生态陶瓷复合材料。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种碳纤维陶瓷材料，按照重量份数计，包括：以及按照混合材料单位重量混合使用的液体粘结剂，所述液体粘结剂包括第一液体粘结剂和第二液体粘结剂，其中第一液体粘结剂为8.5L/100Kg，第二液体粘结剂为11.5L/100Kg；所述碳纤维/石英陶瓷复合材料中的碳纤维为阳极氧化后的碳纤维，石英经过树脂浸渍；碳纤维进行表面阳极氧化处理的方法为：先将碳纤维在丙酮95℃下提取0.5-1.5小时，然后在50mT的磁场强度下进行阳极化处理，电解质为浓度时20％的碳酸氢铵，电解液温度为45℃，电流密度为11mA/cm2,碳纤维在电解液中停留0.5分钟；取出碳纤维，用蒸馏水冲洗，然后再在110℃的丙酮环境中提取0.5小时，再用蒸馏水冲洗，然后再90℃烘箱中放置15小时，取出即可。优选地，所述碳纤维/石英陶瓷复合材料的制备方法为：将经过阳极氧化处理后的碳纤维放置在石英粉与环氧树脂混合的浆料中，然后再真空下浸渍处理，浸渍完成后干燥至恒重，得到初次浸渍物；然后再用硅胶树脂浸渍初次浸渍物，浸渍完成后干燥至恒重，获得碳纤维/石英陶瓷复合材料。优选地，石英粉占其与环氧树脂混合物的50～70％。优选地，真空浸渍条件为：真空度-0.05～-0.1MPa，间歇振动200次，振动时间为4分钟，间歇时间为6分钟。优选地，所述珍珠岩玻化微珠微粉的粒径为0.05-0.1mm。优选地，所述发泡剂包括碳酸钙和/石墨，所述助熔剂为萤石和/纯碱。优选地，所述第一液体粘结剂包括水玻璃与五水偏硅酸钠的水溶液，所述第二液体粘结剂为磷酸铝凝胶溶液。优选地，一种碳纤维陶瓷材料制备方法，包括以下步骤：S101原料制备：先将配方中各组分准备好，混合均匀，然后先加入第一液体粘结剂，再加入第二液体粘结剂，混合均匀，陈腐24小时备用；S102陈腐后的粉料加入压机内，在5MPa的压力下，低压成型，成型后的产品经过干燥、釉线施釉后进入窑中烧结，烧结温度为750-900℃，保温30min；S103将氯化钙复合在烧成后的产品表层，得到成品。本发明的有益效果是:1.本发明的复合材料中，引入碳纤维，碳纤维分散在材料中，制备的复合材料综合力学性能好，能够有效降低陶瓷材料的脆性，加工性能好，外形和内在质量易于控制，产品综合性能好。2.本发明采用的碳纤维是经过阳极氧化处理的碳纤维，阳极氧化处理的碳纤维表面的活性显著提高，碳纤维表面的含氧官能团含量增加，碳纤维表面活性越大，复合材料达到吸湿平衡时的平衡吸湿量越大，但是如果平衡吸湿量过大，复合材料的层间剪切强度下降幅度就会增大，因此，需要与复合材料中的其他组分配合，在保证力学综合性能的同时，能够提高陶瓷材料的调湿性能。3.本发明的制备方法中，陶瓷材料的烧结温度为750-900℃，低温烧结节能，而且减少了对材料中微孔结构的破坏，添加的珍珠岩玻化玻珠微粉能够保证陶瓷产品具有多级孔结构，提高了产品吸湿放湿的响应灵敏度，材料的饱和湿容量大，能够保证使用该陶瓷材料的环境中的湿度在60-75％之间。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1-3实施例1-3中碳纤维陶瓷材料的配方如表1中所示，上述三个实施例中各组分按照表1中的各组分称取备料。上述配方中还需要使用液体粘结剂，液体粘结剂的使用量为：按照混合材料单位重量混合使用的液体粘结剂，液体粘结剂包括第一液体粘结剂和第二液体粘结剂，其中第一液体粘结剂为8.5L/100Kg，第二液体粘结剂为11.5L/100Kg；第一液体粘结剂包括水玻璃与五水偏硅酸钠的水溶液，第二液体粘结剂为磷酸铝凝胶溶液。在实施例1-3中，碳纤维/石英陶瓷复合材料中的碳纤维为阳极氧化后的碳纤维，石英经过树脂浸渍。碳纤维进行表面阳极氧化处理的方法为：先将碳纤维在丙酮95℃下提取0.5-1.5小时，然后在50mT的磁场强度下进行阳极化处理，电解质为浓度时20％的碳酸氢铵，电解液温度为45℃，电流密度为11mA/cm2,碳纤维在电解液中停留0.5分钟；取出碳纤维，用蒸馏水冲洗，然后再在110℃的丙酮环境中提取0.5小时，再用蒸馏水冲洗，然后再90℃烘箱中放置15小时，取出即可。碳纤维/石英陶瓷复合材料的制备方法为：将经过阳极氧化处理后的碳纤维放置在石英粉与环氧树脂混合的浆料中，然后再真空下浸渍处理，浸渍完成后干燥至恒重，得到初次浸渍物；然后再用硅胶树脂浸渍初次浸渍物，浸渍完成后干燥至恒重，获得碳纤维/石英陶瓷复合材料。具体的，石英粉占其与环氧树脂混合物的50～70％。真空浸渍条件为：真空度-0.05～-0.1MPa，间歇振动200次，振动时间为4分钟，间歇时间为6分钟。优选地，珍珠岩玻化微珠微粉的粒径为0.05-0.1mm。优选地，发泡剂包括碳酸钙和/石墨，助熔剂为萤石和/纯碱。将上述组分中的原料制备完成后，再制备碳纤维陶瓷材料，具体方法包括以下步骤：S101原料制备：先将配方中各组分准备好，混合均匀，然后先加入第一液体粘结剂，再加入第二液体粘结剂，混合均匀，陈腐24小时备用；S102陈腐后的粉料加入压机内，在5MPa的压力下，低压成型，成型后的产品经过干燥、釉线施釉后进入窑中烧结，烧结温度为750-900℃，保温30min；S103将氯化钙复合在烧成后的产品表层，得到成品。表1实施例1-3、对比例1-3的配方表对比例1-3对比例1-3中各组分以实施例2为基础做对比。对比例1中碳纤维/石英陶瓷复合材料中只有35份石英材料，未添加碳纤维。对比例2中碳纤维/石英陶瓷复合材料中的碳纤维是未经过阳极氧化处理的碳纤维，其余与实施例2中一致。对比例3中石英粉未与环氧树脂混合，其余与实施例2中一致。将上述实施例1-3，对比例1-3中分别获得的产品进行吸湿、放湿、力学性能测试，测试结果如表2中所示。表2性能结果表组分实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3吸水率％376425417381267324体积密度831892856812785847弯曲强度16717215998143136断裂模数5.86.95.43.16.35.7导热系数0.170.130.200.240.250.23燃烧级别A1A1A1A1A1A1由表2中的结果可以看出，对比1中的材料中未添加碳纤维，对比例1中制备的产品的综合力学性能比实施例中的差，尤其时弯曲强度和断裂模数较低，说明碳纤维有改善陶瓷脆性的功能。引入碳纤维，碳纤维分散在材料中，制备的复合材料综合力学性能好，能够有效降低陶瓷材料的脆性，加工性能好，外形和内在质量易于控制，产品综合性能好。对比例2中的碳纤维未进行阳极氧化处理，综合力学性能较实施例2中有所下降，吸水率降低较大，这是因为阳极氧化处理的碳纤维表面的活性显著提高，碳纤维表面的含氧官能团含量增加，碳纤维表面活性越大，复合材料达到吸湿平衡时的平衡吸湿量越大，但是如果平衡吸湿量过大，复合材料的层间剪切强度下降幅度就会增大，因此，需要与复合材料中的其他组分配合，在保证力学综合性能的同时，能够提高陶瓷材料的调湿性能。对比例3中未使用环氧树脂，对比例3中产品的综合性能较对比例2和实施例2中的综合性能都有所下降，说明经过阳极氧化处理后的碳纤维与环氧树脂在对陶瓷材料的调湿性能上具有良好的协同作用，并且，陶瓷材料的烧结温度为750-900℃，低温烧结节能，而且减少了对材料中微孔结构的破坏，添加的珍珠岩玻化玻珠微粉能够保证陶瓷产品具有多级孔结构，提高了产品吸湿放湿的响应灵敏度，材料的饱和湿容量大，经过测试，上述实施例中的陶瓷产品能够保证使用该陶瓷材料的环境中的湿度在60-75％之间。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页1 2 3