專利名稱：一種氧化鋯纖維板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋯纖維板的制備方法，屬于耐火材料領(lǐng)域。(二) 背景技術(shù)耐火纖維板是耐火纖維的深加工制品之一，是一種剛性的、低導(dǎo)熱率的耐火纖維 制品，它不僅保持了纖維狀高溫隔熱材料的優(yōu)良特性，并且具有優(yōu)良的機(jī)械性能和精 確的幾何尺寸，既可以作為爐壁背襯材質(zhì)，又可直接作為爐壁熱面材質(zhì)，廣泛應(yīng)用于 同時(shí)要求堅(jiān)韌、自承重及隔熱的領(lǐng)域。耐火纖維板通常都是采用濕法真空成型工藝生產(chǎn)，即選用相應(yīng)的耐火纖維散棉作 為基材，將纖維短切，加入有機(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)粘結(jié)劑、填料、添加劑等，經(jīng)制漿、真 空吸濾成型、烘干和后續(xù)機(jī)加工等工序，獲得纖維板制品。加入粘結(jié)劑的作用是使纖 維相互之間結(jié)合定型，保證纖維板具有足夠的濕強(qiáng)度、常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。常用的 有機(jī)粘結(jié)劑如甲基纖維素、聚乙烯醇、陽離子淀粉等；無機(jī)粘結(jié)劑如水玻璃、硅溶膠、 鋁溶膠、聚合氯化鋁、磷酸鋁等。目前國內(nèi)市場上常見的耐火纖維板的種類主要有陶瓷纖維板、晶體纖維板和混配 纖維板等。其中，陶瓷纖維板包括標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁纖維板、高純型硅酸鋁纖維板、高鋁 型硅酸鋁纖維板和含鋯型硅酸鋁纖維板等，最高使用溫度可達(dá)1300'C;晶體纖維板包 括多晶莫來石纖維板和多晶氧化鋁纖維板等，最高使用溫度為1600°C;而混配纖維板 是以多晶纖維和玻璃態(tài)纖維混配而成，如莫來石纖維/硅酸鋁纖維混配板、氧化鋁纖 維/硅酸鋁纖維混配板等，最高使用溫度一般不超過1500°C。氧化鋯纖維板是一種長期使用溫度在160(TC以上、最高可達(dá)2200'C的耐火纖維 板，不僅耐高溫性好，而且隔熱性能優(yōu)異，在超高溫隔熱耐火領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前 景。然而，由于氧化鋯纖維本身制備技術(shù)的困難，導(dǎo)致氧化鋯纖維板的制備技術(shù)研發(fā) 受到限制，其產(chǎn)品在國際市場上尚不多見，國內(nèi)更是空白。信息檢索表明，目前國際上僅有美國Zircar—家公司能夠生產(chǎn)氧化鋯纖維板，但 由于其潛在的軍用背景，限制對(duì)中國的產(chǎn)品銷售，并且技術(shù)一直保密，僅僅在其公司 網(wǎng)頁上透露了少許有關(guān)氧化鋯纖維板的制備技術(shù)信息，使人難以了解其全面的技術(shù)細(xì) 節(jié)。從Zircar公司網(wǎng)頁上公開的少量信息推斷，其應(yīng)該是采用專有浸漬技術(shù)制備的氧 化鋯纖維作為基材，加入粘結(jié)劑，通過真空吸濾成型的方法來獲得氧化鋯纖維板。根 據(jù)使用的粘結(jié)劑和最終制品化學(xué)成分的不同，其氧化鋯纖維板主要分為兩類， 一類是 采用氧化鋯作粘結(jié)劑(濕態(tài)時(shí)可能是采用醋酸鋯溶膠來粘結(jié)，熱處理后轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸? 獲得的純氧化鋯纖維板，另一類是采用硅溶膠作為粘結(jié)劑獲得的含硅氧化鋯纖維板。盡管Zkcar公司生產(chǎn)的氧化鋯纖維板的使用溫度高達(dá)160(TC以上，性能較為優(yōu) 異，但其制備技術(shù)在某些細(xì)節(jié)方面仍然可能存在一些不足首先是采用的氧化鋯纖維 基材強(qiáng)度本身不夠高，該氧化鋯纖維是由浸漬法制備，即將有機(jī)纖維織物浸泡入鋯鹽 溶液中，吸飽后取出干燥煅燒而獲得，由于是鍛燒掉有機(jī)物骨架后而得的殘留物，因 此纖維結(jié)構(gòu)中缺陷較多，強(qiáng)度遠(yuǎn)不如膠體法獲得的氧化鋯纖維高；其次是所采用的粘 結(jié)劑不是十分理想，其一種板可能采用醋酸鋯溶膠作粘結(jié)劑，粘結(jié)性一般且熱分解收 縮大；而另一種板采用硅溶膠作粘結(jié)劑，會(huì)引入雜質(zhì)氧化硅，降低纖維板的高溫耐火 性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的氧化鋯纖維板制備技術(shù)的不足之處，提供一種"無機(jī)鋯膠粘結(jié) +真空成型法"制備氧化鋯纖維板的方法，即采用高強(qiáng)度氧化鋯纖維作為基材，加入本 發(fā)明方法合成的無機(jī)鋯膠作為粘結(jié)劑，充分制漿后，經(jīng)真空吸濾成型獲得濕坯，再經(jīng) 干燥和高溫?zé)崽幚?，最終獲得氧化鋯纖維板的制備方法。本發(fā)明的"無機(jī)鋯膠粘結(jié)+真空成型法"制備氧化鋯纖維板的方法具體包括以下步驟(o制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑 按照四方相和/或立方相氧化鋯的組成配比要求(摩爾比Zr02: Y203 = 98~92: 2~8)，分別稱取對(duì)應(yīng)質(zhì)量的氧氯化鋯(ZrOClr8H20)和相穩(wěn)定劑原料，相穩(wěn)定劑原 料可采用三氯化釔(YC13.6H20)，也可采用硝酸釔(Y(N03)3.6H20);另按照摩爾比 為氧氯化鋯過氧化氫=h 3 6的比例，量取對(duì)應(yīng)體積的質(zhì)量百分濃度為20% 40% 的過氧化氫水溶液(H202/H20);在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧氯化 鋯和相穩(wěn)定劑原料混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫 至65X: 85'C進(jìn)行減壓蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為5mPa.s 500mPa.s的 無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；上述無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度定為5mP&s 500mP&s (25'C測得)，是根據(jù)制作不 同容重的氧化鋯纖維板的需求而定的。粘結(jié)劑的粘度越高，同樣條件下制得的纖維板 的容重越大；(2) 制漿和真空成型選用氧化鋯纖維作為基材,該氧化鋯纖維是指采用無機(jī)鋯膠體或有機(jī)鋯膠體經(jīng)甩 絲和熱處理工藝獲得的高強(qiáng)度多晶質(zhì)氧化鋯纖維，纖維晶相為四方相和/或立方相， 纖維直徑在3^un 20nm之間，纖維結(jié)構(gòu)中的氧化鋯晶粒尺寸在1 OOnm-l OOOnm之間；按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: 10L 20L的比例，將氧化鋯纖維和無 機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行充分制漿,使氧化鋯纖維被切短為長度不大于5mm 的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)；將制漿完畢的棉漿輸入成型池，在壓縮空 氣或葉輪持續(xù)攪拌從而避免棉漿沉淀的情況下，將模具放入成型池，利用真空吸濾的 方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕坯，制品的厚度由吸 濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池取出，繼續(xù)抽真空對(duì)纖維濕坯 進(jìn)行脫水，2min 5min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃！?3) 干燥和高溫?zé)崽幚?將成型后的濕坯初步修整后置于托盤，送入烘干室或干燥爐，在10(TC 15(TC的溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥；將干燥后的纖維板制品再放入程 控?zé)崽幚頎t，以2。C/min 5。C/min的升溫速度，將其加熱至130(TC 1400'C,并保 溫lh 2h;或進(jìn)一步以rC/min 2°C/min的升溫速度升溫至1600°C 1700°C，保溫 0.5h lh;或更進(jìn)一步地經(jīng)1800。C 2400。C，持續(xù)時(shí)間為3min 10min的超高溫火焰熱 處理，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相和/或立方相氧化鋯、純度99%以上、 抗壓強(qiáng)度0.5 5.0MPa、容重300Kg/m3 1200Kg/m3、使用溫度1600。C 2200。C的氧化 鋯纖維板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢1) .本發(fā)明方法所采用的纖維基材為膠體法制備的高強(qiáng)度氧化鋯纖維，與浸漬法制備的氧化鋯纖維相比強(qiáng)度更高；同時(shí)，本發(fā)明所采用的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑具有很好的 粘結(jié)性能，不僅室溫粘結(jié)性能優(yōu)于醋酸鋯，而且熱分解后體積收縮較小，高溫下仍能 保持較高的粘結(jié)強(qiáng)度，因此本發(fā)明制備的氧化鋯纖維板的整體機(jī)械性能較好。2) .本發(fā)明方法中，通過控制合成無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的反應(yīng)原料的純度和化學(xué)計(jì)量 比，即可使得煅燒后產(chǎn)物的化學(xué)成分和晶相組成與氧化鋯纖維基材完全一致，無機(jī)鋯 膠粘結(jié)劑熱分解后完全轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸啠灰肴魏坞s質(zhì)組分，從而確保了本發(fā)明氧化鋯纖維板的高純度和高耐火度。而現(xiàn)有技術(shù)包括其他氧化物纖維板的制備技術(shù)中，通 常要加入水玻璃、硅溶膠、磷酸鋁等一系列非基材纖維組分的粘結(jié)劑，不可避免地引 入大量雜質(zhì)元素，降低了材料的耐火度。3) .本發(fā)明方法中，僅需一種粘結(jié)劑——無機(jī)鋯膠即可成功實(shí)現(xiàn)氧化鋯纖維板的 制備，與傳統(tǒng)耐火纖維板制備工藝中往往要采用數(shù)種無機(jī)粘結(jié)劑、數(shù)種有機(jī)粘結(jié)劑以 及其他一些添加劑相比，配方工藝大大簡化；同時(shí)，本發(fā)明提供的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的 制備方法比較簡便，僅需將幾種無機(jī)原料混合反應(yīng)后濃縮，即可獲得粘結(jié)性極好的無 機(jī)鋯膠粘結(jié)劑。4) .本發(fā)明方法中，通過控制無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度，即可對(duì)應(yīng)獲得不同容重、 不同強(qiáng)度的氧化鋯纖維板，從而可以制備出多種規(guī)格的產(chǎn)品來適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。 無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度調(diào)控也非常方便，過稠時(shí)可以加水稀釋，過稀時(shí)可以蒸發(fā)濃縮， 真空吸濾出的膠液也可以重復(fù)循環(huán)使用，不造成污染和浪費(fèi)。5) .本發(fā)明對(duì)氧化鋯纖維板所采取的高溫?zé)崽幚砉に?，既保證了氧化鋯纖維板成 分的可靠性，又保證了其尺寸的穩(wěn)定性。高溫處理不僅使得纖維板中的鋯膠組分徹底 分解為氧化鋯，保證在后續(xù)使用過程中不再釋放出任何有害氣體；而且使得纖維板的 組織結(jié)構(gòu)獲得了一定地?zé)Y(jié)，大大降低了后續(xù)超高溫使用時(shí)的體積收縮率。本發(fā)明所制備的氧化鋯纖維板的純度可高達(dá)99%以上，長期使用溫度可高達(dá) 160(TC以上，最高可達(dá)220(TC，不僅耐火性能極佳，并且隔熱效果優(yōu)異，高溫不揮發(fā) 無污染，具有其他氧化物耐火纖維板難以比擬的優(yōu)異性能，因此可以作為一種超高溫 的隔熱耐火材料，有望廣泛應(yīng)用于高溫工業(yè)、軍工國防、航空航天、原子能、科研等 諸多領(lǐng)域。(四)


圖1是本發(fā)明的氧化鋯纖維板的數(shù)碼相機(jī)照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:(1)制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑按照四方相氧化鋯的組成配比要求(摩爾比Zr02: Y203 = 97: 3)，分別稱取100Kg氧氯化鋯(ZrOClr8H20，分子量322.25，純度>99.5%) 和5.82Kg三氯化釔(YC13.6H20，分子量303.36,純度>99.9%);另按照摩爾比為氧 氯化鋯過氧化氯=1: 4.5的比例，量取143L質(zhì)量百分濃度為30。/。的過氧化氫水溶 液(H2(VH20，分析純)；在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧氯化鋯和三氯 化釔混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫至70'C進(jìn)行減壓蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為30mPa.s左右的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；
(2) 制漿和真空成型:選用膠體法制備的直徑6pm左右的高強(qiáng)度四方相多晶氧化 鋯纖維作為基材，按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: 12L的比例，將5Kg氧 化鋯纖維和60L無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行充分制漿，使氧化鋯纖維被切短 為長度不大于5mm的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)，將制漿完畢的棉漿輸 入成型池，在壓縮空氣持續(xù)攪拌避免棉漿沉淀的情況下，將模具放入成型池，利用真 空吸濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕坯，制品的 厚度由吸濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池取出，繼續(xù)抽真空對(duì) 纖維濕坯進(jìn)行脫水，3min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃＃?br> (3) 干燥和高溫?zé)崽幚韺⒊尚秃蟮臐衽鞒醪叫拚笾糜谕斜P，送入烘干室或千 燥爐，在12(TC的溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥，將干燥后的纖 維板制品再放入程控?zé)崽幚頎t，以3'C/min的升溫速度，將其加熱至130(TC，并保 溫2h;再進(jìn)一步地經(jīng)220(TC左右，持續(xù)時(shí)間為5min的超高溫火焰熱處理，最終獲得 本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度L2MPa左右、容 重約為500Kg/m3、使用溫度1800'C的氧化鋯纖維板。
實(shí)施例2:
(1)制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑按照四方相氧化鋯的組成配比要求(摩爾比Zr02: Y203 = 97: 3)，分別稱取100Kg氧氯化鋯(ZrOClr8H20，分子量322.25，純度>99.5%) 和7.35Kg硝酸釔(Y(N03)3'6H20，分子量383.01，純度>99.9%);另按照摩爾比為氧 氯化鋯過氧化氫=1: 4的比例，量取127L質(zhì)量百分濃度為30%的過氧化氫水溶 液(11202/}120，分析純)；在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧氯化鋯和硝酸 釔混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫至65'C進(jìn)行減壓 蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為5mPa.s左右的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；
(2)制漿和真空成型:選用膠體法制備的直徑3pm左右的高強(qiáng)度四方相多晶氧化 鋯纖維作為基材，按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: IOL的比例，將5Kg氧 化鋯纖維和50L無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行充分制漿，使氧化鋯纖維被切短 為長度不大于5mm的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)，將制槳完畢的棉漿輸 入成型池，在葉輪持續(xù)攪拌避免棉漿沉淀的情況下，將模具放入成型池，利用真空吸 濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕坯，制品的厚度 由吸濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池取出，繼續(xù)抽真空對(duì)纖維 濕坯進(jìn)行脫水，5min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃＃?3)干燥和高溫?zé)崽幚韺⒊尚秃蟮臐衽鞒醪叫拚笾糜谕斜P，送入烘干室或干
燥爐，在10(TC的溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥，將干燥后的纖 維板制品再放入程控?zé)崽幚頎t，以4'C/min的升溫速度，將其加熱至1400'C,并保 溫lh;再進(jìn)一步以1.5°C/min的升溫速度，將其加熱至1700°C，并保溫0.5h，獲得 本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度0.5MPa左右、容 重約為300Kg/m3、使用溫度160(TC的氧化鋯纖維板。 實(shí)施例3:
(l)制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑按照立方相氧化鋯的組成配比要求(摩爾比Zr02: Y203 = 92: 8)，分別稱取lOOKg氧氯化鋯(ZrOClr8H20，分子量322.25，純度>99.5%) 和16.37Kg三氯化釔(YC13.6H20，分子量303.36,純度>99.9%);另按照摩爾比為 氧氯化鋯過氧化氫=1: 5.5的比例，量取174L質(zhì)量百分濃度為30。/。的過氧化氫水 溶液(11202/1120，分析純)；在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧氯化鋯和三 氯化釔混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫至8(TC進(jìn) 行減壓蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為50mP&s左右的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；
(2)制漿和真空成型選用膠體法制備的直徑10nm左右的高強(qiáng)度立方相多晶氧化 鋯纖維作為基材，按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: 14L的比例，將5Kg氧 化鋯纖維和70L無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行充分制漿，使氧化鋯纖維被切短 為長度不大于5mm的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)，將制漿完畢的棉叛輸 入成型池，在葉輪持續(xù)攪拌避免棉漿沉淀的情況下，將模具放入成型池，利用真空吸 濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕坯，制品的厚度 由吸濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池取出，繼續(xù)抽真空對(duì)纖維 濕坯進(jìn)行脫水，3min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃＃?br> (3)干燥和高溫?zé)崽幚韺⒊尚秃蟮臐衽鞒醪叫拚笾糜谕斜P，送入烘干室或干 燥爐，在14(TC的溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥，將干燥后的纖 維板制品再放入程控?zé)崽幚頎t，以3.5'C/min的升溫速度，將其加熱至135(TC,并 保溫1.5h;再進(jìn)一步以2'C/min的升溫速度，將其加熱至1700°C,并保溫l.Oh，獲 得本發(fā)明所述的晶相組成為立方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度1.3MPa左右、 容重約為600Kg/m3、使用溫度160(TC的氧化鋯纖維板。
實(shí)施例4:
(l)制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑按照四方相和立方相氧化鋯共存的組成配比要求(摩 爾比Zr02: Y203 = 95: 5)，分別稱取100Kg氧氯化鋯(ZrOCl2.8H20，分子量322.25，純度>99.5%)和9.91Kg三氯化釔(YC13.6H20，分子量303.36，純度>99.9%);另按 照摩爾比為氧氯化鋯過氧化氫=1: 5的比例，量取158L質(zhì)量百分濃度為30M的 過氧化氫水溶液(H202/H20，分析純)；在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧 氯化鋯和三氯化釔混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫 至8(TC進(jìn)行減壓蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為350mPa.s左右的無機(jī)鋯膠粘 結(jié)劑；
(2)制漿和真空成型選用膠體法制備的直徑15pm左右的四方相和立方相共存的 多晶氧化鋯纖維作為基材，按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: 20L的比例， 將5Kg氧化鋯纖維和100L無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打槳機(jī)進(jìn)行充分制槳，使氧化鋯 纖維被切短為長度不大于5mm的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)，將制漿完 畢的棉漿輸入成型池，在壓縮空氣持續(xù)攪拌避免棉漿沉淀的情況下，將模具放入成型 池，利用真空吸濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕 坯，制品的厚度由吸濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池取出，繼 續(xù)抽真空對(duì)纖維濕坯進(jìn)行脫水，5min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃＃?br> (3)干燥和高溫?zé)崽幚韺⒊尚秃蟮臐衽鞒醪叫拚笾糜谕斜P，送入烘干室或干 燥爐，在15(TC的溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥，將干燥后的纖 維板制品再放入程控?zé)崽幚頎t，以5'C/min的升溫速度，將其加熱至1300'C，并保 溫1.0h;再進(jìn)一步以2。C/min的升溫速度，將其加熱至165(TC，并保溫1.0h，再進(jìn) 一步地經(jīng)240(TC左右，持續(xù)時(shí)間為10min的超高溫火焰熱處理，最終獲得本發(fā)明所 述的晶相組成為四方相和立方相共存的、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度3.0MPa左右、容 重約為1100Kg/m3、使用溫度2200'C的氧化鋯纖維板。 實(shí)施例5:
如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為100mPa.s 左右，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度 2.0MPa左右、容重約為750Kg/m3、使用溫度1900'C的氧化鋯纖維板。 實(shí)施例6:
如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為200mPa.s 左右，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度 3.5MPa左右、容重約為1000Kg/m3、使用溫度200(TC的氧化鋯纖維板。
實(shí)施例7:
如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為400mPa.s左右，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度 4.5MPa左右、容重約為1100Kg/m3、使用溫度210(TC的氧化鋯纖維板。 實(shí)施例8:如實(shí)施例2所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為150mPa-s 左右，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度 2.5MPa左右、容重約為800Kg/m3、使用溫度1700'C的氧化鋯纖維板。實(shí)施例9:如實(shí)施例2所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為500mPa-s 左右，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓強(qiáng)度 5.0MPa左右、容重約為1200Kg/m3、使用溫度180(TC的氧化鋯纖維板。 實(shí)施例10:如實(shí)施例2所述，所不同的是將步驟(l)中無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的粘度控制為300mPa-s 左右，將步驟(3)中最后的熱處理制度改為"再進(jìn)一步地經(jīng)210(TC左右，持續(xù)時(shí)間為 8min的超高溫火焰熱處理"，最終獲得本發(fā)明所述的晶相組成為四方相氧化鋯、純度 99%以上、抗壓強(qiáng)度4.0MPa左右、容重約為1050Kg/m3、使用溫度200(TC的氧化鋯 纖維板。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉 此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種氧化鋯纖維板的制備方法，包括下列步驟步驟一，制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑將過氧化氫水溶液與氧氯化鋯和相穩(wěn)定劑原料混合，在攪拌和抽氣條件下發(fā)生反應(yīng)，獲得粘度為5mPa·s～500mPa·s的無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；步驟二，制漿和真空成型將氧化鋯纖維和無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行打漿，制漿完畢的棉漿輸入成型池，利用真空吸濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得纖維濕坯；步驟三，干燥和高溫?zé)崽幚韺⒊尚秃蟮臐衽鞲稍锖筮M(jìn)一步熱處理，最終獲得氧化鋯纖維板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述步驟一，制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑的具體操作如下-按照四方相和/或立方相氧化鋯的組成配比要求(摩爾比ZK)2: Y203 = 98~92: 2~8)，分別稱取對(duì)應(yīng)質(zhì)量的氧氯化鋯(ZrOClr8H20)和相穩(wěn)定劑原料，相穩(wěn)定劑原 料可采用三氯化釔(YC13.6H20)，也可采用硝酸釔(Y(N03)3.6H20);另按照摩爾比 為氧氯化鋯過氧化氫=1: 3 6的比例，量取對(duì)應(yīng)體積的質(zhì)量百分濃度為20% 40% 的過氧化氫水溶液(H202/H20);在攪拌和抽氣條件下，將過氧化氫水溶液與氧氯化 鋯和相穩(wěn)定劑原料混合，發(fā)生反應(yīng)并伴有氯氣放出，待反應(yīng)完成后，將所得溶液升溫 至65"C 85'C進(jìn)行減壓蒸餾以脫去多余水分，直至獲得粘度為5mPa.s 500mPa.s的 無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述相穩(wěn)定劑 原料可采用三氯化釔(YC13.6H20)，也可采用硝酸釔(Y(N03)3.6H20)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述步驟二， 制漿和真空成型的具體操作如下選用氧化鋯纖維作為基材，按照氧化鋯纖維無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑4Kg: 10L ~20L 的比例，將氧化鋯纖維和無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑一起加入打漿機(jī)進(jìn)行充分制漿，使氧化鋯纖 維被切短為長度不大于5mm的短纖維并在膠液中呈無團(tuán)聚的分散狀態(tài)；將制漿完畢 的棉漿輸入成型池，在壓縮空氣或葉輪持續(xù)攪拌從而避免棉漿沉淀的情況下，將模具 放入成型池，利用真空吸濾的方法將棉漿吸附于模具上，獲得與模具形狀和尺寸相同的纖維濕坯，制品的厚度由吸濾時(shí)間或模具深度來控制，達(dá)到要求后將模具從成型池 取出，繼續(xù)抽真空對(duì)纖維濕坯進(jìn)行脫水后脫模。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述氧化鋯纖 維是指采用無機(jī)鋯膠體或有機(jī)鋯膠體經(jīng)甩絲和熱處理工藝獲得的高強(qiáng)度多晶質(zhì)氧化 鋯纖維，纖維晶相為四方相和/或立方相，纖維直徑在3nm 20pm之間，纖維結(jié)構(gòu)中 的氧化鋯晶粒尺寸在100nm 1000nm之間；
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述脫水后脫 模，對(duì)纖維濕坯進(jìn)行脫水2min 5min后用氣吹和倒扣法使?jié)衽髅撃！?br> 7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述步驟三， 干燥和高溫?zé)崽幚淼木唧w操作如下將成型后的濕坯初步修整后置于托盤，送入烘干室或干燥爐，在10(TC 150'C的 溫度下，使?jié)衽髦械乃种鸩秸舭l(fā)，直至制品干燥；將干燥后的纖維板制品再放入程 控?zé)崽幚頎t，以2tVmin 5。C/min的升溫速度，將其加熱至1300。C 140(TC，并保 溫lh 2h;或進(jìn)一步以rC/min 2°C/min的升溫速度升溫至1600°C 1700°C，保溫 0.5h lh;或更進(jìn)一步地經(jīng)1800°C 2400°C，持續(xù)時(shí)間為3min 10min的超高溫火焰熱 處理，最終獲得氧化鋯纖維板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氧化鋯纖維板的制備方法，其特征在于所述最終獲得 氧化鋯纖維板是指獲得晶相組成為四方相和/或立方相氧化鋯、純度99%以上、抗壓 強(qiáng)度0.5 5.0MPa、容重300Kg/m3~1200Kg/m3、使用溫度160(TC 220(TC的氧化鋯纖 維板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種“無機(jī)鋯膠粘結(jié)+真空成型法”制備氧化鋯纖維板的方法，即采用高強(qiáng)度氧化鋯纖維作為基材，加入本發(fā)明方法合成的無機(jī)鋯膠作為粘結(jié)劑，充分制漿后，采用真空吸濾成型獲得濕坯，再經(jīng)干燥和高溫?zé)崽幚恚瑥亩@得氧化鋯纖維板的制備方法。主要包括以下三步制備無機(jī)鋯膠粘結(jié)劑；制漿和真空成型；干燥和高溫?zé)崽幚恚罱K獲得本發(fā)明所述的為四方相和/或立方相氧化鋯、純度99％以上、抗壓強(qiáng)度0.5～5.0MPa、容重300kg/m³～1200kg/m³、使用溫度1600℃～2200℃的氧化鋯纖維板。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101234906SQ20081002028
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者劉和義, 孫啟寶, 敏 張 申請(qǐng)人:山東紅陽耐火保溫材料有限公司