[发明专利]陶瓷纤维无机板及其制备方法

说明书

本发明提供了陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，在制备过程中去除了淀粉类有机粘结剂，通过引入羟基磷灰石纳米前驱体，经过成型和干燥即可直接制备出掺杂羟基磷灰石纳米前驱体的陶瓷纤维无机板而不需要再经过高温煅烧工艺。本申请的陶瓷纤维无机板在高温环境下使用时，掺杂的羟基磷灰石纳米前驱体晶粒进一步长大，使用温度越高其晶化程度越高，该无机板的抗压、抗折强度也随之提高；因此，该种无机板在高温环境下具有优良的绝热性能和力学性能，可应用于石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉设备、管道等绝热保温领域。

技术领域

本发明涉及无机板技术领域，尤其涉及陶瓷纤维无机板及其制备方法。

背景技术

传统陶瓷纤维无机板制备过程中一般需要添加淀粉类有机粘结剂，通过淀粉类有机粘结剂与无机结合剂(如硅溶胶)共同作用以实现絮凝，烘干后得到含有机粘结剂的纤维板，再经高温煅烧去除有机物后方可得到陶瓷纤维无机板。在陶瓷纤维无机板制备过程中，淀粉类有机粘结剂的主要作用是为了促进絮凝，烘干后保证纤维板的常温强度，但对于无机板而言，后续高温煅烧工艺又必须将淀粉有机物烧除，因而添加淀粉毫无意义，不仅增加原料成本，而且高温煅烧过程中有机物分解会产生大量有毒有害烟气，严重污染生产生活环境，同时高温煅烧也消耗了大量的电能及天然气，使生产成本进一步增加；另外，淀粉类有机粘结剂经高温烧除后，纤维板的抗压、抗折强度会大幅降低，高温环境下长期使用寿命会大幅缩短。

羟基磷灰石(HAP)是人体骨骼和牙齿的重要组成部分，它能与机体组织在界面上实现化学键性结合，能促进缺损组织的修复，显示出生物活性，是近年来被广泛研究的一种生物医用材料；HAP纳米粉具有优异的烧结性能和机械性能：极小的粒径、大的比表面积和较高的化学性能，可显著降低材料的烧结致密化温度，节约能源。将陶瓷纤维板与HAP复合有望提高材料的强度、韧性、耐高温，耐腐蚀性能，并能长期保持稳定，克服了许多纤维板制品的不足。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种陶瓷纤维无机板，其在不采用有机结合剂的情况下在高温下具有优良的绝热性能和力学性能。

有鉴于此，本申请提供了陶瓷纤维无机板，由无机耐火纤维、粘土类矿物质吸附剂、羟基磷灰石纳米前驱体和无机结合剂制备得到。

优选的，以所述陶瓷纤维无机板为基准，所述无机耐火纤维的含量为30～55wt％，所述粘土类矿物质吸附剂的含量为10～15wt％，所述羟基磷灰石纳米前驱体的含量为25～35wt％，所述无机结合剂的含量为10～20wt％。

优选的，所述无机耐火纤维选自硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、高硅氧纤维、石英纤维、氧化铝纤维和多晶莫来石纤维中的一种或多种，所述无机耐火纤维的长度为0.1～3cm，直径为0.5～8μm；所述粘土类矿物质吸附剂选自膨润土、沸石粉、针状硅灰石、高岭土、海泡石粉、凹凸棒土、水滑石粉、白云石粉、薄水铝石粉和改性煤矸石粉中的一种或多种；所述无机结合剂选自工业水玻璃、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶和磷酸二氢铝中的一种或多种。

优选的，所述羟基磷灰石纳米前驱体的制备方法具体为：

按照羟基磷灰石中钙磷摩尔比为n(Ca)/n(P)＝1.67配制钙源水溶液和磷源水溶液，将钙源水溶液和磷源水溶液混合后采用碱性溶液调节pH，反应。

优选的，所述钙源选自硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、氯酸钙和次氯酸钙中的一种或多种；所述磷源选自磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种；所述钙源水溶液的浓度为0.2～0.7mol/L，所述磷源水溶液的浓度为0.15～0.45mol/L；所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、硅酸钠溶液和氨水溶液中的一种或多种，浓度为0.1～0.3mol/L。

本申请还提供了陶瓷纤维无机板的制备方法，包括以下步骤：