本發(fā)明涉及陶瓷建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：陶瓷材料是一種常見的建材材料，陶瓷的脆性是評(píng)價(jià)陶瓷性能的一個(gè)重要的指標(biāo)，在外力作用下，在陶瓷制品表面或者內(nèi)部微裂紋尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋擴(kuò)展形成表面能來(lái)消耗能量，因此，陶瓷材料上的裂紋的擴(kuò)展速度極其迅速，往往在瞬間就破壞陶瓷。經(jīng)過(guò)研究表明，當(dāng)裂紋遇見纖維時(shí)，纖維能夠有效緩和應(yīng)力集中，部分纖維將吸收較大的能量，因此纖維陶瓷基復(fù)合材料是一種有效解決陶瓷材料脆性的復(fù)合材料。很多陶瓷復(fù)合材料被應(yīng)用在室內(nèi)，由于現(xiàn)在消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的綜合性能的要求提高，生態(tài)建材的概念越來(lái)越多的被應(yīng)用在陶瓷復(fù)合材料中，尤其是當(dāng)陶瓷作為室內(nèi)瓷磚使用時(shí)。隨著調(diào)濕材料的應(yīng)用，具有調(diào)濕功能的陶瓷瓷磚也被使用在室內(nèi)裝飾中?，F(xiàn)在常用在室內(nèi)陶瓷產(chǎn)品中的調(diào)濕材料分為礦物原料制備的調(diào)濕材料和高分子調(diào)濕材料。單獨(dú)利用礦物原料制備的調(diào)濕材料存在放濕響應(yīng)速度慢、飽和濕容量低；高分子調(diào)濕材料的保水性過(guò)強(qiáng)，造成放濕度敏感性低，這些材料本身的特性都影響了材料的調(diào)濕效果和使用性能。因此，隨著陶瓷材料的發(fā)展，如何獲得一種調(diào)濕性能好且綜合力學(xué)性能佳的陶瓷復(fù)合材料是函待解決的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問(wèn)題，提供一種碳纖維陶瓷材料及其制備方法，本發(fā)明的陶瓷材料工藝簡(jiǎn)單，制備的材料可加工性能好，力學(xué)綜合性能好，尤其是具有較好的吸放濕性能，節(jié)能環(huán)保，是一種生態(tài)陶瓷復(fù)合材料。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種碳纖維陶瓷材料，按照重量份數(shù)計(jì)，包括：以及按照混合材料單位重量混合使用的液體粘結(jié)劑，所述液體粘結(jié)劑包括第一液體粘結(jié)劑和第二液體粘結(jié)劑，其中第一液體粘結(jié)劑為8.5L/100Kg，第二液體粘結(jié)劑為11.5L/100Kg；所述碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料中的碳纖維為陽(yáng)極氧化后的碳纖維，石英經(jīng)過(guò)樹脂浸漬；碳纖維進(jìn)行表面陽(yáng)極氧化處理的方法為：先將碳纖維在丙酮95℃下提取0.5-1.5小時(shí)，然后在50mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行陽(yáng)極化處理，電解質(zhì)為濃度時(shí)20％的碳酸氫銨，電解液溫度為45℃，電流密度為11mA/cm2,碳纖維在電解液中停留0.5分鐘；取出碳纖維，用蒸餾水沖洗，然后再在110℃的丙酮環(huán)境中提取0.5小時(shí)，再用蒸餾水沖洗，然后再90℃烘箱中放置15小時(shí)，取出即可。優(yōu)選地，所述碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料的制備方法為：將經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的碳纖維放置在石英粉與環(huán)氧樹脂混合的漿料中，然后再真空下浸漬處理，浸漬完成后干燥至恒重，得到初次浸漬物；然后再用硅膠樹脂浸漬初次浸漬物，浸漬完成后干燥至恒重，獲得碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料。優(yōu)選地，石英粉占其與環(huán)氧樹脂混合物的50～70％。優(yōu)選地，真空浸漬條件為：真空度-0.05～-0.1MPa，間歇振動(dòng)200次，振動(dòng)時(shí)間為4分鐘，間歇時(shí)間為6分鐘。優(yōu)選地，所述珍珠巖?；⒅槲⒎鄣牧綖?.05-0.1mm。優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑包括碳酸鈣和/石墨，所述助熔劑為螢石和/純堿。優(yōu)選地，所述第一液體粘結(jié)劑包括水玻璃與五水偏硅酸鈉的水溶液，所述第二液體粘結(jié)劑為磷酸鋁凝膠溶液。優(yōu)選地，一種碳纖維陶瓷材料制備方法，包括以下步驟：S101原料制備：先將配方中各組分準(zhǔn)備好，混合均勻，然后先加入第一液體粘結(jié)劑，再加入第二液體粘結(jié)劑，混合均勻，陳腐24小時(shí)備用；S102陳腐后的粉料加入壓機(jī)內(nèi)，在5MPa的壓力下，低壓成型，成型后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)干燥、釉線施釉后進(jìn)入窯中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-900℃，保溫30min；S103將氯化鈣復(fù)合在燒成后的產(chǎn)品表層，得到成品。本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明的復(fù)合材料中，引入碳纖維，碳纖維分散在材料中，制備的復(fù)合材料綜合力學(xué)性能好，能夠有效降低陶瓷材料的脆性，加工性能好，外形和內(nèi)在質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品綜合性能好。2.本發(fā)明采用的碳纖維是經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的碳纖維，陽(yáng)極氧化處理的碳纖維表面的活性顯著提高，碳纖維表面的含氧官能團(tuán)含量增加，碳纖維表面活性越大，復(fù)合材料達(dá)到吸濕平衡時(shí)的平衡吸濕量越大，但是如果平衡吸濕量過(guò)大，復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度下降幅度就會(huì)增大，因此，需要與復(fù)合材料中的其他組分配合，在保證力學(xué)綜合性能的同時(shí)，能夠提高陶瓷材料的調(diào)濕性能。3.本發(fā)明的制備方法中，陶瓷材料的燒結(jié)溫度為750-900℃，低溫?zé)Y(jié)節(jié)能，而且減少了對(duì)材料中微孔結(jié)構(gòu)的破壞，添加的珍珠巖?；Ｖ槲⒎勰軌虮ＷC陶瓷產(chǎn)品具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品吸濕放濕的響應(yīng)靈敏度，材料的飽和濕容量大，能夠保證使用該陶瓷材料的環(huán)境中的濕度在60-75％之間。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例詳細(xì)給出。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1-3實(shí)施例1-3中碳纖維陶瓷材料的配方如表1中所示，上述三個(gè)實(shí)施例中各組分按照表1中的各組分稱取備料。上述配方中還需要使用液體粘結(jié)劑，液體粘結(jié)劑的使用量為：按照混合材料單位重量混合使用的液體粘結(jié)劑，液體粘結(jié)劑包括第一液體粘結(jié)劑和第二液體粘結(jié)劑，其中第一液體粘結(jié)劑為8.5L/100Kg，第二液體粘結(jié)劑為11.5L/100Kg；第一液體粘結(jié)劑包括水玻璃與五水偏硅酸鈉的水溶液，第二液體粘結(jié)劑為磷酸鋁凝膠溶液。在實(shí)施例1-3中，碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料中的碳纖維為陽(yáng)極氧化后的碳纖維，石英經(jīng)過(guò)樹脂浸漬。碳纖維進(jìn)行表面陽(yáng)極氧化處理的方法為：先將碳纖維在丙酮95℃下提取0.5-1.5小時(shí)，然后在50mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行陽(yáng)極化處理，電解質(zhì)為濃度時(shí)20％的碳酸氫銨，電解液溫度為45℃，電流密度為11mA/cm2,碳纖維在電解液中停留0.5分鐘；取出碳纖維，用蒸餾水沖洗，然后再在110℃的丙酮環(huán)境中提取0.5小時(shí)，再用蒸餾水沖洗，然后再90℃烘箱中放置15小時(shí)，取出即可。碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料的制備方法為：將經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的碳纖維放置在石英粉與環(huán)氧樹脂混合的漿料中，然后再真空下浸漬處理，浸漬完成后干燥至恒重，得到初次浸漬物；然后再用硅膠樹脂浸漬初次浸漬物，浸漬完成后干燥至恒重，獲得碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料。具體的，石英粉占其與環(huán)氧樹脂混合物的50～70％。真空浸漬條件為：真空度-0.05～-0.1MPa，間歇振動(dòng)200次，振動(dòng)時(shí)間為4分鐘，間歇時(shí)間為6分鐘。優(yōu)選地，珍珠巖?；⒅槲⒎鄣牧綖?.05-0.1mm。優(yōu)選地，發(fā)泡劑包括碳酸鈣和/石墨，助熔劑為螢石和/純堿。將上述組分中的原料制備完成后，再制備碳纖維陶瓷材料，具體方法包括以下步驟：S101原料制備：先將配方中各組分準(zhǔn)備好，混合均勻，然后先加入第一液體粘結(jié)劑，再加入第二液體粘結(jié)劑，混合均勻，陳腐24小時(shí)備用；S102陳腐后的粉料加入壓機(jī)內(nèi)，在5MPa的壓力下，低壓成型，成型后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)干燥、釉線施釉后進(jìn)入窯中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-900℃，保溫30min；S103將氯化鈣復(fù)合在燒成后的產(chǎn)品表層，得到成品。表1實(shí)施例1-3、對(duì)比例1-3的配方表對(duì)比例1-3對(duì)比例1-3中各組分以實(shí)施例2為基礎(chǔ)做對(duì)比。對(duì)比例1中碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料中只有35份石英材料，未添加碳纖維。對(duì)比例2中碳纖維/石英陶瓷復(fù)合材料中的碳纖維是未經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的碳纖維，其余與實(shí)施例2中一致。對(duì)比例3中石英粉未與環(huán)氧樹脂混合，其余與實(shí)施例2中一致。將上述實(shí)施例1-3，對(duì)比例1-3中分別獲得的產(chǎn)品進(jìn)行吸濕、放濕、力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2中所示。表2性能結(jié)果表組分實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對(duì)比例1對(duì)比例2對(duì)比例3吸水率％376425417381267324體積密度831892856812785847彎曲強(qiáng)度16717215998143136斷裂模數(shù)5.86.95.43.16.35.7導(dǎo)熱系數(shù)0.170.130.200.240.250.23燃燒級(jí)別A1A1A1A1A1A1由表2中的結(jié)果可以看出，對(duì)比1中的材料中未添加碳纖維，對(duì)比例1中制備的產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能比實(shí)施例中的差，尤其時(shí)彎曲強(qiáng)度和斷裂模數(shù)較低，說(shuō)明碳纖維有改善陶瓷脆性的功能。引入碳纖維，碳纖維分散在材料中，制備的復(fù)合材料綜合力學(xué)性能好，能夠有效降低陶瓷材料的脆性，加工性能好，外形和內(nèi)在質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品綜合性能好。對(duì)比例2中的碳纖維未進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，綜合力學(xué)性能較實(shí)施例2中有所下降，吸水率降低較大，這是因?yàn)殛?yáng)極氧化處理的碳纖維表面的活性顯著提高，碳纖維表面的含氧官能團(tuán)含量增加，碳纖維表面活性越大，復(fù)合材料達(dá)到吸濕平衡時(shí)的平衡吸濕量越大，但是如果平衡吸濕量過(guò)大，復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度下降幅度就會(huì)增大，因此，需要與復(fù)合材料中的其他組分配合，在保證力學(xué)綜合性能的同時(shí)，能夠提高陶瓷材料的調(diào)濕性能。對(duì)比例3中未使用環(huán)氧樹脂，對(duì)比例3中產(chǎn)品的綜合性能較對(duì)比例2和實(shí)施例2中的綜合性能都有所下降，說(shuō)明經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后的碳纖維與環(huán)氧樹脂在對(duì)陶瓷材料的調(diào)濕性能上具有良好的協(xié)同作用，并且，陶瓷材料的燒結(jié)溫度為750-900℃，低溫?zé)Y(jié)節(jié)能，而且減少了對(duì)材料中微孔結(jié)構(gòu)的破壞，添加的珍珠巖?；Ｖ槲⒎勰軌虮ＷC陶瓷產(chǎn)品具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品吸濕放濕的響應(yīng)靈敏度，材料的飽和濕容量大，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上述實(shí)施例中的陶瓷產(chǎn)品能夠保證使用該陶瓷材料的環(huán)境中的濕度在60-75％之間。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3