[发明专利]一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用。所述制备方法包括如下步骤：制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒；配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液；配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料；注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯；烧结：对所述生坯进行烧结，得到隔热陶瓷材料。本发明采用高强度、低烧结活性、闭气孔率较高的陶瓷空心颗粒制备出抗压强度高、热导率低的隔热陶瓷材料，可在保温墙或高温炉中应用。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用。

背景技术

多孔陶瓷的孔结构可以分为开孔和闭孔，闭孔结构能够阻隔空气的热对流传热，具有更好的隔热效果。另外，闭孔支撑结构拥有互相支撑的拱形壁面，其机械强度比开孔结构更高。因此，闭孔陶瓷材料在隔热领域受到了广泛的研究和应用。

目前，制备闭孔陶瓷的方法主要有化学发泡法和多孔材料法。化学发泡法是利用化学反应生成气体进行造孔，但该方法对闭孔的生成难以控制。多孔材料法是一种采用陶瓷空心颗粒制备闭孔多孔陶瓷的方法，相互接触的空心颗粒在烧结中发生传质烧结而粘结在一起，颗粒内部的气孔得到保留，以此制备闭气孔支撑结构的陶瓷。多孔材料法相比于化学发泡法，更易于调控闭孔大小及闭孔含量，因此受到研究者较多的青睐。然而，目前所采用的陶瓷空心颗粒多为粉煤灰空心微球，该类空心颗粒具有疏松多孔的壳体，承压强度较低。在制备陶瓷材料时，需要用致密的陶瓷粉体去增强陶瓷，从而使得陶瓷材料的孔隙率降低，隔热效果变差。另外，疏松的壳体具有较高的烧结活性，闭气孔在烧结过程中收缩大，最终导致产品的隔热效果不佳。

从上述可见，空心颗粒强度不足、烧结收缩大，是多孔材料法制备高性能隔热陶瓷的主要技术难题。有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有陶瓷材料制备中所用的空心颗粒强度不足、烧结收缩大的问题，本发明提供了一种采用高强度、低烧结活性、闭气孔率较高的陶瓷空心颗粒制备隔热陶瓷材料的制备方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种隔热陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒；

(2)配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液；

(3)配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料；

(4)注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯；

(5)烧结：对所述生坯进行烧结，得到隔热陶瓷材料。

优选地，所述步骤(1)按照如下方式进行：

将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，配制成固含量为30～70wt.％的浆料，然后通过喷雾干燥设备将所述浆料喷出并干燥，获得球形的纳米团聚颗粒；

采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，制得陶瓷空心颗粒。进一步优选地，所述放电等离子烧结的工艺参数为：