0059] 为研究不同干燥方法对巧体的影响，分别采用低溫干燥、溶液置换干燥（液体干 燥剂：乙醇）、W及本发明所述真空冷冻干燥，即将本发明得到的湿巧放入真空冷冻干燥机 中，-80~-40°C下冷冻8~12h，之后抽真空至IOpaW下，保持24~120h，得到干巧。图 1为=种不同干燥方式样品照片。
[0060]由图3可见，低溫干燥的巧体变形严重，线收缩达到26. 7 %，液体干燥巧体也存在 一定的变形和较大的体积收缩。而本发明所述真空冷冻干燥巧体基本没有变形，干燥线收 缩只有3%左右。可见在固相含量很低的巧体中，真空冷冻干燥是最佳的干燥方式。
[0061] 连施例2本发巧所沐隔热材料的配方试輪筛洗
[0062] 为保证陶瓷材料的隔热性能，需要该隔热材料具有较高的气孔率。然而Zr〇2陶瓷 巧体烧结会产生较大体积收缩，而使材料致密化，不利于保持巧体的多孔结构，从而造成多 孔陶瓷密度增加。而Zr〇2和a-Al2〇3之间在高溫下不形成固溶体，通过向ZrO2粉体中添加 a-AI2O3粉体，利用a-Al2〇3粉体对ZrO2烧结的阻碍作用，从而减少ZrO2的烧结收缩，能够 有效保持烧结后多孔陶瓷气孔率。
[0063] 1500°C下，向Zr〇2粉体中添加不同含量的a-Al2〇3粉体进行烧结的收缩结果由表 1所示。 W64] 可W看出，未向Zr化粉体中添加a-Al2化粉体的巧体烧结后，收缩达到45%W上， 无法获得高气孔率材料；按照Zr〇2粉体质量的10%的量添加了a-Al2〇3粉体后的巧体烧 结后收缩降为27%左右，而当a-Al2〇3粉体添加量为ZrO2粉体质量的33%时，烧结收缩下 降为18%左右。Al2〇3添加量过小对烧结收缩的抑制作用相应较小，但a-Al2〇3粉体添加过 多，则会提高多孔陶瓷的导热系数。因此，实验证明向Zr〇2粉体中添加Q-Al2〇3粉体适宜 的含量为氧化错粉体质量的20 %~33 %，而因此在本发明的配方中，采用a-Al2〇3粉2~ 15份、ZrOz粉体10~45份，W质量份数计。 W65] 表1 :向Zr化粉体中添加不同含量的a-Al2〇3粉体后的巧体烧结收缩
阳067] 图2是向Zr〇2粉体中添加不同含量的a-Al2〇3粉体样品在15〇〇°C烧结后的密度 和气孔率结果。
[0068] 连施俩I3
[0069] 本实施例中，有机单体为丙締酷胺，交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺，分散剂为 聚丙締酸锭，催化剂为N'，N' -四甲基乙二胺，引发剂为过硫酸锭。
[0070] 制备过程如下进行： 阳071] 将279g去离子水、27. 9g丙締酷胺、2. 7gN，N'-亚甲基双丙締酷胺混合在一起充 分揽拌至澄清透明溶液（即预混液）；将预混液、86. 7gZr〇2粉体、28. 9ga-Al2〇3粉体、3ml 聚丙締酸锭、400g二氧化错球磨球放入氧化侣球磨罐中，球磨12h; 阳072] 在得到的浆料中加入13. 5g20%的过硫酸锭水溶液、1. 3gN，N，N'，N' -四甲基乙 二胺，充分揽拌后迅速倒入涂好硅油的聚丙締模具中，模具尺寸为135mmX135mmX70mm，注 模厚度为30mm;将模具放置在水浴55°C下进行固化；将固化结束并且溫度降至室溫的湿巧 从模具中移出；
[0073] 将湿巧放入真空冷冻干燥机的冷阱中，在-40°C下冷冻化，之后抽真空至lOpa，并 保持该真空度2地，得到干燥的巧体；将干巧放入高溫炉中，W0. 5°C/min的速度缓慢升溫 至450°C进行排胶化，之后W10°C/min的速度升溫至1400°C，保溫比，随炉冷却，完成烧 结。
[0074] 制备的多孔氧化错基隔热材料微观形貌、压缩强度曲线分别如图3、图4所示。测 得本实施例制备的氧化错基多孔隔热材料气孔率可达82. 1 %，体积密度为0. 98g/cm3,压 缩强度大于3MPa，达到了轻质高强的性能。经闪光法测试材料导热系数，本实施例氧化错基 多孔隔热材料的导热系数为0. 〇7W/m?k，达到绝热材料标准，其隔热性能远好于常用隔热 材料刚玉轻质耐火砖（导热系数为0. 5W/m?k-1.OW/m?k)。 阳0巧]连施俩I4
[0076] 本实施例中，有机单体为N-径甲基丙締酷胺，交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺， 分散剂为聚甲基丙締酸，催化剂为N，N，N'，N' -四甲基乙二胺，引发剂为过20%Wt过硫酸 钢。
[0077] 制备过程如下进行： 阳078] 将350g去离子水、45gN-径甲基丙締酷胺、3gN，N'-亚甲基双丙締酷胺混合在 一起充分揽拌至澄清透明溶液（即预混液）；将预混液、188. 9gZr〇2粉体、33.Iga-Al2〇3粉 体、5ml聚甲基丙締酸、600g二氧化错球磨球放入氧化侣球磨罐中，球磨24h; 阳0巧]在得到的浆料中加入22.5g20%Wt的过硫酸钢水溶液、2.IgN，N，N'，N'-四 甲基乙二胺，充分揽拌后迅速倒入涂好脱模剂的聚四氣乙締模具中，模具直径尺寸为 166mmX60mm，注模厚度为30mm;将模具放置在60°C水浴中进行固化；将固化结束并且溫度 降至室溫的湿巧从模具中移出；
[0080] 将湿巧放入真空冷冻干燥机的冷阱中，在-80°c下冷冻12h，之后抽真空至5pa，并 保持该真空度12化，得到干燥的巧体；将干巧放入高溫炉中，W0. 2°C/min的速度缓慢升溫 至600°C进行排胶化，之后W5°C/min的速度升溫至1600°C，保溫化，随炉冷却，完成烧结。
[0081] 本实施例制备的氧化错基多孔隔热材料气孔率可达75. 6%，体积密度为1. 34g/ cm3,压缩强度大于6MPa，达到了轻质高强的性能。经闪光法测试材料导热系数，本实施例氧 化错基多孔隔热材料导热系数为0. 〇9W/m，k，为绝热材料。特别的，本实施例样品在170(TC 下使用Ih线收缩只有2. 1 %，具有极高的尺寸稳定性。
[0082] W上对本发明【具体实施方式】的描述并不限制本发明，本领域技术人员可W根据本 发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范 围。
【主权项】
1. 一种大尺寸氧化锆基隔热材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤： (1)将去离子水、有机单体和交联剂混合后，加入α-A1203粉体、Zr02粉体和分散剂，然 后采用二氧化锆球磨球进行球磨，得到浆料； ⑵向步骤⑴得到的浆料中加入引发剂和催化剂，搅拌，注入模具，固化，冷却，得到 湿坯； ⑶干燥步骤⑵得到的湿还，烧结。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述去离子水40~ 50份、有机单体4~10份、交联剂0· 4~1份、α-A1203粉体2~15份、ZrO2粉体10~45 份、分散剂〇. 05~0. 5份、引发剂0. 4~1份、催化剂0. 02~0. 1份； 优选地，所述二氧化错球磨球为12~70份。3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)中，所述有机单体 为丙烯酰胺和/或N-羟甲基丙烯酰胺； 优选地，所述交联剂为Ν，Ν' -亚甲基双丙烯酰胺； 优选地，所述分散剂为聚丙烯酸铵和/或聚甲基丙烯酸； 优选地，所述Zr02粉体为Υ203稳定的ZrO2粉体，优选为3mol%的Υ203稳定的ZrO2粉 体；优选地，所述zro2粉体的结构为四方相； 优选地，所述球磨时间为12~24h; 优选地，所述得到的浆料中的固相含量为5~20%。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤⑵中，所述 引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种； 优选地，所述催化剂为Ν，Ν，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺； 优选地，所述模具为涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具或聚丙烯模具，所述脱模剂选自凡 士林、硅油和甲基硅油中的一种或多种； 优选地，所述固化为水浴固化；优选地，所述水浴的温度优选为40~80°C; 优选地，所述冷却为冷却至室温。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤⑶中，所述 湿坯干燥包括：_80~_40°C下冷冻8~12h，之后抽真空至10Pa以下，保持24~120h; 优选地，所述烧结包括：以0. 2 °C~0. 5°C/min的升温速率升温至450~600 °C排胶l_3h，然后以5°C~10°C/min的升温速率升温至1300~1600°C保持60~120分钟。6. 采用如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制得的大尺寸多孔氧化锆基隔热材 料。
【专利摘要】本发明提供一种大尺寸氧化锆基隔热材料的制备方法以及采用其制得的隔热材料，该制备方法包括如下步骤：(1)将去离子水、有机单体和交联剂混合后，加入α-Al2O3粉体、ZrO2粉体和分散剂，采用二氧化锆球磨球进行球磨，得到浆料；(2)向步骤(1)得到的浆料中加入引发剂和催化剂，搅拌，注入模具，固化，冷却，得到湿坯；(3)干燥步骤(2)得到的湿坯，烧结。所述制备方法包括针对特定粉料配方进行特殊的坯体成型处理，有效解决了氧化锆烧结时收缩过大，不利于气孔保持的问题，同时避免了凝胶注模大尺寸坯体干燥时出现变形开裂的问题，是得到的坯体均匀度高，干燥收缩小。
【IPC分类】C04B35/48
【公开号】CN105272223
【申请号】CN201510631647
【发明人】张伟儒, 郑彧, 邹景良, 张哲 , 韦中华, 李镔, 王腾飞
【申请人】北京中材人工晶体研究院有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月29日