[发明专利]一种复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种复合陶瓷材料及其制备方法。本发明采用钠长石、红陶土、石英砂作为复合陶瓷材料的基体部分，通过水浴结合聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、石蜡、六偏磷酸钠、三氧化二铊等有机和无机物料，特别是聚四氟乙烯、红陶土、石蜡和三氧化二铊的加入，使得本发明制备得到的复合陶瓷材料具备较强的抗弯强度、更高的硬度和较好的耐火特性以及较低的介电常数。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种基复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。以前人们把用陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品称作陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。陶瓷按用途可分为日用陶瓷、艺术陶瓷、工业陶瓷等，其中，工业陶瓷又分为建筑卫生陶瓷、化工陶瓷、电瓷、特种陶瓷等，其中特种陶瓷制品主要用于各种现代工业和尖端科学技术，例如，航天航空、核工业、新能源、国防军工等领域，而且在各领域都急需大量的新材料，特种陶瓷由于具有优良的耐热性能、介电性能、耐磨性能、隔热性能、压电性能、透光性能收到各国的广泛重视。

如超高温陶瓷复合材料主要包括一些过渡金属族金属的难熔硼化物、碳化物和氮化物，如ZrB₂，ZrC，HfN等，他们的熔点均在3000℃以上。在这些超高温陶瓷中，ZrB₂和HfB₂基超高温陶瓷复合材料具有较高的热导率、适中的热膨胀系数和良好的抗氧化烧蚀性能，可以在2000℃以上的氧化环境中实现长时间非烧蚀，是一种非常有前途的非烧蚀型超高温防热材料，可应用于载人飞行器、大气层内高超声速飞行器的鼻锥、前缘以及发动机燃烧室内关键热端部件，对提升高速飞行器气动性能、控制能力、飞行效率等方面将具有巨大贡献。

作为高温结构材料用的陶瓷复合材料，主要用于宇航，军工等部门。此外，在机械、化工、电子技术等领域也广泛采用各种陶瓷复合材料。复合陶瓷材料有高铝氧质瓷、镁石质瓷、锌镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、磁性瓷、金属陶瓷等多种类。复合陶瓷通常具有不同材料相互取长补短的良好综合性能。复合陶瓷材料兼有两种或两种以上材料的特点，能改善单一陶瓷材料的性能，如提高强度、增加韧性和改善介电性能等。陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命弱点是具有脆性，处于应力状态时产生裂纹，甚至断裂导致材料失效，而采用有机聚合物材料与陶瓷基体复合，则是提高陶瓷韧性的一个有效的办法。有机纤维能阻止裂纹的扩散，从而得到优良韧性的纤维增强复合陶瓷材料。复合陶瓷材料具有优异的耐高温性能，主要用作耐高温剂耐磨制品，其最高使用温度主要取决于其结构特征，由于复合陶瓷材料的优异性能，应用范围也越来越广，越来越受到人们的喜爱。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合陶瓷材料及其制备方法，通过在复合陶瓷材料制备过程中加入聚四氟乙烯、红陶土、石蜡和三氧化二铊，使得本发明制备的复合陶瓷材料具备较强的抗弯强度、更高的硬度和较好的耐火特性以及较小的介电常数。

本发明的技术方案为：

一种复合陶瓷材料，由以下组分构成：钠长石、红陶土、石英砂、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、增塑剂、石蜡、海藻酸钠、六偏磷酸钠、二苯胺、三氧化二铊。

优选地，上述各组分重量比例为：钠长石25-30重量份、红陶土20-25重量份、石英砂25-30重量份、聚乙烯2-5重量份、聚丙烯2-5重量份、聚四氟乙烯2-5重量份、增塑剂0.1-0.2重量份、石蜡1-3重量份、海藻酸钠1-2重量份、六偏磷酸钠0.2-0.5重量份、二苯胺0.1-0.3重量份、三氧化二铊1-3重量份。

上述复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钠长石、红陶土和石英砂分别球磨后混合；