[发明专利]一种防静电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种防静电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料将氧化锆、α‑氧化铝、耐火耐磨填料、去离子水混合后，湿法球磨、过滤、烘干、粉碎得到球磨料；球磨料真空保温烧结得到陶瓷基体；陶瓷基体、导电纤维、二氧化硅气凝胶粉末混合后，高速干法球磨得到致密保温的陶瓷材料，该陶瓷材料具有优异的强度、耐磨性、抗静电性，通过机械加工、抛光即可得到特定形状尺寸的陶瓷成品，大大节约了能耗和加工成本。

技术领域

本发明涉及特种陶瓷材料技术领域，具体涉及一种防静电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

防静电陶瓷材料是一种新型的防静电材料，可以克服当前使用的，如环氧类、三聚氰胺类、PVC类防静电涂料、地板、橡胶等高分子材料带来的问题，问题包括易老化、不耐磨、易污染、不防静电、耐久性和防火欠佳等。研究表明，当材料的体积电阻率超过10¹⁰Ω·m时，耗散电荷的效果减弱；从消除静电的角度考虑，体积电阻率不超过10¹⁰Ω·m，表面电阻在10⁵-10⁹Ω时，积累电荷可以迅速释放，达到防静电效果。

普通的陶瓷材料具有很高的电阻率，容易积聚电荷而产生静电，放电时产生的电磁效应干扰精密仪器的正常工作，甚至产生电火花而引燃粉尘，导致爆炸事故。目前防静电材料主要包括以下几类：(1)高分子基复合材料，通过在高分子材料中加入炭黑、石墨、短切纤维、碳纳米管等填料，或者直接利用材料本身形成导电通路，存在填料分散性、耐久性、耐高温性、耐磨损性差的问题；(2)防静电釉，在传统釉粉中加入半导体氧化物颗粒、导电纤维，借助导电颗粒或导电纤维形成的导电网络，实现防静电功能。

授权公告号CN103497003B的专利公开了一种防静电陶瓷材料及其制备方法，以氧化锆陶瓷材料为基体，基体表面存在厚度≥2μm的表面改性层，表面改性层中含有铁元素和碳元素，采用铁粉包埋氧化锆、覆盖石墨层、高温加热、冷却得到。该材料具有良好的防静电功能，制备简便，成本低廉。现有的防静电陶瓷材料在选材和制备过程中，仍然存在以下问题：1、常用的高分子类抗静电添加剂耐磨性、阻燃性较差，因静电发生火灾时，会燃烧生成大量有毒烟气，应用范围受到限制；2、大部分采用单一的陶瓷基体，如氧化铝陶瓷基体或氧化锆陶瓷基体，会导致成品电阻率过高，无法保证静电缓慢安全地释放；3、制备过程将基体与导电材料混合后，空气气氛下高温烧结，烧结时间长，导电材料会部分氧化分解生成挥发气体，导致成品不够致密，内部形成大小不均匀的孔洞，无法满足抗静电、保温隔热的要求。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种防静电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料采用氧化锆、α-氧化铝、耐火耐磨填料、去离子水混合后，湿法球磨、过滤、烘干、粉碎得到球磨料；球磨料真空保温烧结得到陶瓷基体；陶瓷基体、导电纤维、二氧化硅气凝胶粉末混合后，高速干法球磨得到致密保温的陶瓷材料，该陶瓷材料通过机械加工、抛光即可得到特定形状尺寸的陶瓷成品，与现有技术相比大大节约了能耗和加工成本，同时强度、耐磨性、抗静电性优异。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供一种防静电陶瓷材料，该陶瓷材料由以下重量份的成分制备而成：氧化锆65-78份、氧化铝12-20份、导电纤维0.35-1.3份、耐火耐磨填料4.5-7.2份、二氧化硅气凝胶粉末3-6份；

其中，所述导电纤维的制备方法包括以下步骤：

1)将棉浆粕与75-85wt％的离子液体水溶液按照质量比1：8-10混合均匀，得到纺丝原液；

2)将氧化石墨烯、磷酸三钙、水性丙烯酸乳液混合均匀后，超声分散于去离子水中，得到浸渍液；其中，氧化石墨烯、磷酸三钙、水性丙烯酸乳液、去离子水的质量比为5:2～3:3～5:80～95；

3)将纺丝原液经过滤、纺丝、凝固、拉伸、水洗、漂白后，浸渍于预先升温至75-80℃的浸渍液中，取出后微波干燥，得到该导电纤维。