[发明专利]一种高强度石英陶瓷辊及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种高强度石英陶瓷辊及其制备工艺，属于石英陶瓷辊制备工艺技术领域，该种高强度石英陶瓷辊由如下重量配比的组分组成：熔融石英90‑100份、有机聚合物单体1‑5份、交联剂1‑3份、引发剂0.01‑0.03份、催化剂1‑3份、1‑5份烧结剂及乙二醇10‑15份。该种高强度石英陶瓷辊内部结构分布均匀，致密性好，强度高；该种高强度石英陶瓷辊的制备工艺步骤简单，可有效提高石英陶瓷辊的强度，适宜于工业大规模推广。

技术领域

本发明属于石英陶瓷辊制备工艺技术领域，具体地，涉及一种高强度石英陶瓷辊及其制备工艺。

背景技术

石英陶瓷辊采用瓷体，是由轴承、轴、塑料迷宫密封圈组成的组合构件，石英陶瓷辊是玻璃水平钢化炉中的关键部件，主要用于玻璃水平钢化炉中承载和传输玻璃。石英陶瓷具有热稳定性好、热膨胀系数小、介电常数低、耐酸碱腐蚀性好、电绝缘性好、成本低等一系列优异性质。而且石英陶瓷在1100℃以下强度随着温度的升高而大大增加，室温至1100℃其强度可增加33％，因此石英陶瓷在多方面均有广泛应用。

现有技术中对于石英陶瓷的普遍成型工艺是注浆成型，其存在一些缺点，所得胚体内部结构分布不均匀，性能可靠性差，胚体内部致密性差，导致胚体强度较差，对于一些特殊要求的石英陶瓷制品，现有阶段的产品及工艺已经无法满足要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高强度石英陶瓷辊及其制备工艺，该种高强度石英陶瓷辊内部结构分布均匀，致密性好，强度高；该种高强度石英陶瓷辊的制备工艺步骤简单，可有效提高石英陶瓷辊的强度，适宜于工业大规模推广。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种高强度石英陶瓷辊，由如下重量配比的组分组成：熔融石英90-100份、有机聚合物单体1-5份、交联剂1-3份、引发剂0.01-0.03份、催化剂1-3份、1-5份烧结剂及乙二醇10-15份。有机聚合物单体可在交联剂、引发剂及催化剂作用下聚合成网状凝胶，与熔融石英粘结固化，可增强石英陶瓷的强度；烧结剂可使石英陶瓷在烧制过程中提高石英陶瓷的致密度，从而提高石英陶瓷辊的强度。

进一步地，所述熔融石英中二氧化硅的含量≥99.5％。

进一步地，所述熔融石英采用粗颗粒和细颗粒混合而成，所述粗颗粒与细颗粒质量比为1-3:1-2，所述粗颗粒粒径大小为0.5-1μm，所述细颗粒粒径大小为50-100nm。粗颗粒熔融石英在高温下不易发生析晶而使内部致密性较差，细颗粒可以填补粗颗粒的空隙，使整个石英陶瓷内部结构分布均匀，致密性好，从而具有较高的强度。

进一步地，所述有机聚合物单体采用质量配比为1:1-2的乙烯基三甲氧基硅烷与3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物。

进一步地，所述交联剂采用2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷。

进一步地，所述引发剂采用异丙苯过氧化氢或叔丁基过氧化氢。

进一步地，所述催化剂采用三乙醇胺或亚硫酸铵。

进一步地，所述烧结剂采用如下重量配比的组分组成：氧化硼60-80份，五氧化二磷10-15份及二氧化硅15-25份。

本发明还提供了一种高强度石英陶瓷辊的制备工艺，制备如上所述的一种高强度石英陶瓷辊，包括以下步骤：

S1：制浆：取质量配比的有机聚合物单体及交联剂溶于质量配比的乙二醇中，制成溶液，然后在溶液中加入质量配比的熔融石英及烧结剂，采用行星球磨机将混合液磨成料浆悬浮液，料浆悬浮液的固相含量＞50vol％，粘度＜1pa.s；

S2：凝胶注模成型：在步骤1所得的悬浮液中加入质量配比的引发剂和催化剂，搅拌均匀，然后注入成型模具内，对模具进行升温并保持在50-65℃，有机聚合物单体发生聚合，料浆悬浮液形成凝胶体进行固化，反应完成后冷却至室温进行脱模；