[发明专利]一种抗弯曲玻璃陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种抗弯曲玻璃陶瓷的制备方法，属于功能材料技术领域。本发明按重量份数计，将20～30份正硅酸乙酯，30～40份有机酸，30～40份醇，3～5份甲基钾，8～10份丁基锂，3～5份五氧化二磷，3～5份高锰酸钾，3～5份改性添加料，4～6份异氰酸酯混合，接着通入含三乙基铝的氮气，加热搅拌反应，得混合粉体；将混合粉体压制成型，得坯料；将坯料用冰晶石蒸气熏蒸，得改性坯料；将改性坯料进行一段高温晶化，逐级升温，进行二段高温晶化，降温，即得抗弯曲玻璃陶瓷。本发明技术方案制备的抗弯曲玻璃陶瓷具有优异的力学性能的特点，在功能材料的制备技术行业的发展中具有广阔的前景。

技术领域

本发明公开了一种抗弯曲玻璃陶瓷的制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

玻璃陶瓷是通过控制玻璃体析晶而获得的多晶陶瓷材料。它兼有玻璃和陶瓷的优点，在热学、化学、生物学、光学以及电学性能方面往往优于金属及有机聚合物材料。玻璃陶瓷是属于无机玻璃和陶瓷之间的一类材料，是一种强度高、化学稳定性好、硬度高和电绝缘性好的新型无机材料。玻璃陶瓷的结构和性能与陶瓷、玻璃均不同，是一类特殊的材料。由于它的内部结晶构造比许多陶瓷材料中的晶体要细得多，且更加均匀致密，几乎没有残留气孔，其性能也比相同材质的陶瓷要好得多，因而被广泛应用于国防尖端技术、工业、建筑及生物医药等各个领域，已成为新材料和新技术研究的热点之一。与传统陶瓷材料相似，玻璃陶瓷的韧性普遍较低，断裂往往是突发的，且其强度还难以与氧化铝、碳化硅等工程陶瓷材料媲美。因此，如何改善玻璃陶瓷的力学性能是使该材料获得更广泛应用的关键。组成和显微结构是玻璃陶瓷成分设计的两个主要影响因素。主成分决定其玻璃形成能力和应用情况，也是内部成核或表面成核的决定因素。对于具有机械和光学性能的玻璃陶瓷来说，显微结构是更为关键的影响因素。但其不是独立的变量，与主成分和微晶相聚集情况有关，不同的热处理制度也会对结构产生重大的影响。微观结构是决定材料性能的基础，玻璃陶瓷复合材料具有比玻璃陶瓷更好的微观结构，可消除缺陷，从而达到增强玻璃陶瓷力学性能的目的。目前公认的有效办法是对玻璃陶瓷进行纤维补强。纤维增强陶瓷基复合材料不仅有利于提高基体材料的强度，也有利于提高材料的裂纹扩展抗力，可有效降低材料发生灾害性断裂的可能性，增强材料的抗疲劳强度。纤维/玻璃陶瓷复合材料在力学性能、耐高温能力和化学稳定性方面都具有其独特的优点，在高技术领域有广阔的应用前景。

因此，如何改善传统抗弯曲玻璃陶瓷利用溶胶-凝胶法制备产品时，凝胶在烧结过程中易收缩变形，导致产品力学性能不佳的缺点，以获取更高综合性能的抗弯曲玻璃陶瓷，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统抗弯曲玻璃陶瓷利用溶胶-凝胶法制备产品时，凝胶在烧结过程中易收缩变形，导致产品力学性能不佳的问题，提供了一种抗弯曲玻璃陶瓷的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种抗弯曲玻璃陶瓷的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）按重量份数计，将20～30份正硅酸乙酯，30～40份有机酸，30～40份醇，3～5份甲基钾，8～10份丁基锂，3～5份五氧化二磷，3～5份高锰酸钾，3～5份改性添加料和4～6份异氰酸酯混合，接着通入含三乙基铝的氮气，加热搅拌反应，得混合粉体；

（2）将混合粉体压制成型，得坯料；

（3）将坯料用冰晶石蒸气熏蒸，得改性坯料；

（4）将改性坯料进行一段高温晶化，逐级升温，进行二段高温晶化，降温，即得抗弯曲玻璃陶瓷。

步骤（1）所述有机酸为酒石酸，草酸，苹果酸或枸椽酸中的任意一种。

步骤（1）所述醇为乙二醇，丙三醇，甲醇或苯甲醇中的任意一种。

步骤（1）所述含三乙基铝的氮气中三乙基铝的体积含量为3～5%。