CN105174912A - 一种建筑复合陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑复合陶瓷材料的制备方法，该制备方法是：锆醇盐、硝酸铝及硝酸镍溶于一定浓度的硝酸中，经搅拌，发生水解、聚合反应生成复合前驱体；在一定量去离子水中，加入木质素磺酸钠、表面活性剂与分散剂，水浴控温、搅拌得到改性剂溶液；将改性剂溶液与复合前驱体混合，自然冷却、静置反应得到复合胶体溶液，液碱溶液调节pH值至中性，加入高岭土，经搅拌、过滤、干燥、热处理得到结构有序的复合陶瓷材料。本发明通过化学合成技术，制备了结构有序、性能优异的建筑复合陶瓷，该制备工艺可推广用于制备多组份的功能陶瓷材料。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料制备技术，特别是一种含氧化锆、氧化铝、氧化镍及高岭土的建筑复合陶瓷的制备方法。
背景技术
陶瓷材料具有诸多优点，如美观大方、耐酸碱、耐高温等，在日用品、建材、机械加工等众多领域具有广泛用途。氧化铝和氧化锆是陶瓷材料中常见的两种组份，氧化铝具有比重低、耐高温等优异性能，在陶瓷材料领域具有广泛应用，但其抗折强度和断裂韧性较低；氧化锆具有良好的抗折强度，被誉为“陶瓷钢”，但其比重较大，通常会增加成品的重量。氧化锆和氧化铝两者的有机结合，制备复合陶瓷材料技术受到了越来越多的重视。氧化镍通常用作陶瓷材料的颜料。CN103922705A报道了一种低温烧结氧化锆增韧氧化铝材料及其制备方法，通过物理法混合氧化锆和氧化铝粉末。
化学合成制备技术是一种将有机和无机材料进行结合的一种方法，具有诸多优势，例如：工厂化生产、不需要昂贵的仪器设备、可控制材料的结构及性质、价格低廉等优点，涉及无机材料、有机材料、复合材料等诸多领域。CN102351532A报道了氧化锆和氧化铝复合陶瓷的制备方法，通过自组装技术合成复合物，经过低温热处理得到复合陶瓷材料。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种建筑陶瓷的制备方法。通过化学制备技术，制备结构有序、性能优异，含氧化锆、氧化铝、氧化镍及高岭土的建筑陶瓷。
本发明的技术解决方案是：锆醇盐、硝酸铝及硝酸镍溶于一定浓度的硝酸中，经搅拌，发生水解、聚合反应生成复合前驱体；在一定量去离子水中，加入木质素磺酸钠、表面活性剂与分散剂，水浴控温、搅拌得到改性剂溶液；将改性剂溶液与复合前驱体混合，自然冷却、静置反应得到复合胶体溶液，质量浓度30%的液碱溶液调节pH值至中性，加入高岭土，经搅拌、过滤、干燥、热处理得到结构有序的复合陶瓷材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点：其一、在化学合成过程中，有机锆醇盐、无机铝盐、镍盐经酸解、化学作用，形成稳定的锆铝镍基前驱体，有助于形成氧化锆、氧化铝和氧化镍复合陶瓷；其二、得到的陶瓷产品中，氧化锆、氧化铝、氧化镍均匀分散于高岭土中，具有良好的微观结构；其三、该方法制备工艺可推广用于制备多功能及组份陶瓷。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
实施例1：依以下步骤制备复合陶瓷
步骤1：将100g正丁醇锆、10g九水合硝酸铝及5g硝酸镍溶于200ml质量浓度60%的浓硝酸中，机械剧烈搅拌1h，得到澄清的复合前驱体溶液A；
步骤2：在100ml去离子水中，加入10g木质素磺酸钠、5g十二烷基磺酸钠、2g聚乙二醇-2000，水浴升温至30oC,机械搅拌1h,得到混合均匀的改性剂溶液B；
步骤3：将改性剂溶液B与复合前驱体溶液A混合，自然冷却、静置12h，得到复合胶体溶液C；
步骤4：采用30%液碱溶液调节复合胶体溶液C的pH值至中性，加入100g高岭土，搅拌3h，得到复合溶液D；
步骤5：复合溶液D经过滤、110oC干燥12h、600oC热处理6h得到结构有序的复合陶瓷。
实施例2：依以下步骤制备复合陶瓷
步骤1：将100g正丁醇锆、20g九水合硝酸铝及10g硝酸镍溶于200ml质量浓度60%的浓硝酸中，机械搅拌2h，得到澄清的复合前驱体溶液A；
步骤2：在100ml去离子水中，加入20g木质素磺酸钠、10g十二烷基磺酸钠、5g聚乙二醇-4000，水浴升温至50oC,机械搅拌2h,得到混合均匀的改性剂溶液B；
步骤3：将改性剂溶液B与复合前驱体溶液A混合，自然冷却、静置36h，得到复合胶体溶液C；
步骤4：采用30%液碱溶液调节复合胶体溶液C的pH值至中性，加入300g高岭土，搅拌6h，得到复合溶液D；
步骤5：复合溶液D经过滤、150oC干燥8h、800oC热处理3h得到结构有序的复合陶瓷。
实施例3：依以下步骤制备复合陶瓷
步骤1：将100g正丙醇锆、15g九水合硝酸铝及8g硝酸镍溶于200ml质量浓度60%的浓硝酸中，机械搅拌1.5h，得到澄清的复合前驱体溶液A；
步骤2：在100ml去离子水中，加入15g木质素磺酸钠、8g十二烷基磺酸钠、3g聚乙二醇-6000，水浴升温至40oC,机械搅拌1.5h,得到混合均匀的改性剂溶液B；
步骤3：将改性剂溶液B与复合前驱体溶液A混合，自然冷却、静置24h，得到复合胶体溶液C；
步骤4：采用30%液碱溶液调节复合胶体溶液C的pH值至中性，加入200g高岭土，搅拌4h，得到复合溶液D；
步骤5：复合溶液D经过滤、120oC干燥10h、700oC热处理5h得到结构有序的复合陶瓷。
实施例4：依以下步骤制备复合陶瓷
步骤1：同实施例1中的步骤1；
步骤2：在100ml去离子水中，加入12g木质素磺酸钠、6g十二烷基硫酸钠、4g聚乙二醇-8000，水浴升温至40oC,机械搅拌1.5h,得到混合均匀的改性剂溶液B；
步骤3：同实施例1中的步骤1；
步骤4：同实施例1中的步骤1；
步骤5：同实施例1中的步骤1。
实施例5：依以下步骤制备复合陶瓷
步骤1：同实施例2中的步骤1；
步骤2：在100ml去离子水中，加入18g木质素磺酸钠、7g十二烷基苯磺酸钠、3.5g聚乙二醇-2000，水浴升温至60oC,机械搅拌2h,得到混合均匀的改性剂溶液B；
步骤3：同实施例2中的步骤2；
步骤4：同实施例2中的步骤2；
步骤5：同实施例2中的步骤2。
Claims (3)
1.一种建筑复合陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：该复合陶瓷材料配方主要原料为有机锆醇盐、硝酸铝及硝酸镍，其相应质量比例为1：10%-20%：5%-10%；木质素磺酸钠、表面活性剂、分散剂聚乙二醇、高岭土，其占锆醇盐质量比例分别为：10%-20%：5%-10%：2%-5%：1-3；
一种建筑复合陶瓷材料及其制备方法，其特征在于，该制备方法是：
a.复合前驱体制备：锆醇盐、硝酸铝及硝酸镍溶于质量浓度60%的硝酸中，经搅拌，发生水解、聚合反应生成复合前驱体；
b.改性剂溶液制备：在一定量去离子水中，加入木质素磺酸钠、表面活性剂与分散剂，水浴控温、搅拌得到改性剂溶液；
c.复合陶瓷材料制备：将改性剂溶液与复合前驱体混合，自然冷却、静置反应得到复合胶体溶液，质量浓度30%液碱溶液调节pH值至中性，加入高岭土，经搅拌、过滤、干燥、热处理得到结构有序的复合陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的一种建筑复合陶瓷及其制备方法，其特征在于：所述的锆醇盐可选正丁醇锆、正丙醇锆中的一种；表面活性剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种；分散剂选用聚乙二醇，分子量为2000，4000，6000，8000中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种建筑复合陶瓷及其制备方法，其特征在于：该制备方法的步骤a中，搅拌时间控制1h-2h；步骤b中，水浴控温30oC-50oC，搅拌时间控制1h-2h；步骤c中，静置反应时间控制12h-36h，干燥温度控制110oC-150oC，时间控制8h-12h，热处理温度控制600oC-800oC，时间控制3h-6h。
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