CN109053045A - 一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法。该压电地砖的制备方法包括以下步骤：将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；将第一压电浆体经过振动除泡、压制成型、密封养护、表面处理、和极化处理后，得到第二压电地砖，将所述第二压电地砖与电路板连接后，再涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，制得所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖。通过实施本发明实施例提供一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法，能够降低压电片的生产成本和减少能耗。
Description
技术领域
本发明涉及地聚物技术、压电技术领域，具体涉及一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法。
背景技术
现有的压电地砖的制备一般采用压电陶瓷进行机械能与动能的转换。压电陶瓷是将氧化锆、氧化铅和氧化钛等氧化物，经过高温烧结、固相反应后形成多晶体，并通过直流高压极化处理后制得的。
但压电陶瓷的制备过程中采用的原料成本较高；此外，制备过程中还需反复的进行高温烧结，能耗较大且容易造成环境污染，从而导致传统的压电地砖的生产成本高，能耗大。
发明内容
本发明实施例提供一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法，能够降低压电片的生产成本和减少能耗。
本发明实施例提供一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，包括：
将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在所述灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；
将所述第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将所述模具放在振动台中进行振动，直至所述第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若所述第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向所述模具中补注所述第一压电浆体；
依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖；
对所述第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在所述第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将所述第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖；
将所述第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖；
在所述第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述碱激发净浆体由所述灰体混合物与所述碱激发剂混合搅拌制得。
进一步的，所述碱激发剂的制备方法具体为：
将水、氢氧化钠和水玻璃按质量比为100:5:2的比例混合搅拌均匀后，静置24小时得到所述碱激发剂。
进一步的，所述PZT浆体的制备方法具体为：将PZT粉末与浓度为0.4％柠檬酸三铵溶液混合后，继而在超声浴中进行分散处理，得到所述PZT浆体。
进一步的，所述PZT浆体中PZT的粒直径为100微米至200微米。
进一步的，所述依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖，具体为：
向所述第一压电浆体持续施加30-50MPa的压力，直至成型，继而按预设的时间在常温的环境下密封养护，获得所述第一压电地砖。
进一步的，对所述第一压电地砖进行表面处理，具体为：对所述第一压电地砖进行打磨抛光制得长为30cm，宽为30cm，高为4mm的方板。
进一步的，所述从所述柔性电路板为单面柔性电路板。
进一步的，所述保护层的厚度为5mm。
进一步的，所述对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，具体为：
在所述保护层的上表面与装饰层的下表面粘合制得所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述装饰层为PVC自粘地面。
相应的本发明还提供了一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖由所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法制得。
通过实施本发明的实施例，有如下有益效果：
本发明实施例将PZT、矿渣、粉煤灰混合后，经过振动除泡、压制成型、密封养护、表面处理、和极化处理后，得到第二压电地砖，将所述第二压电地砖与电路板连接后，再涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，制得所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，这种压电地砖使用的主原料是，矿渣、粉煤灰和PZT，这些主原料价格低廉有效降低了压电复合板的生产成本，此外制备过程无需通过高温烧结，降低能耗。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法的流程示意图；
图2是本发明第二实施例提供的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖结构示意图；
图3是本发明第二实施例提供的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖又一结构示意图；
附图标记说明：101、装饰层；102、保护层；103、第三压电地砖；104、单面柔性电路板；105、导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法包括步骤：
S101、将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体。
S102、将第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将模具放在振动台中进行振动，直至第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向模具中补注第一压电浆体。
S103、依次对第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖。
S104、对第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖。
S105、第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖。
S106、在第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对保护层进行工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中碱激发净浆体由灰体混合物与碱激发剂混合搅拌制得。
对于步骤S101，具体为：将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后，在净浆搅拌机内干拌2分钟，获得灰体混合物，然后加入碱激发剂和PZT浆体再搅拌5分钟至混合均匀，获得第一压电浆体。
其中，碱激发剂的制备方法为：将水、氢氧化钠和水玻璃按质量比为100:5:2的比例混合搅拌均匀后，静置24小时得到碱激发剂，具体的：先称取氢氧化钠并倒入容器中，然后加入蒸馏水搅拌五分钟待到氢氧化钠完全溶解后，再倒入水玻璃搅拌五分钟至溶液混合均匀后，静置24h。
进一步的，PZT浆体的制备方法为：将PZT粉末与浓度为0.4％柠檬酸三铵溶液混合后，加入适量的蒸馏水，继而在超声浴中进行分散处理，得到PZT浆体。柠檬酸三铵溶液对PZT粉末进行改性，使PZT粉末由憎水性改性为亲水性，从而促进PZT的分散。其中PZT浆体中PZT的粒直径为100微米至200微米，PZT的粒直径较大从而增大了压电效应，能够产生较大的电流。
对于步骤S102，具体为：将第一压电浆体倒入模具中，再将已倒入第一压电浆体的模具放置在频率2800～3000次/分的振动台中，分3次振动，每次振动30～40秒。振动过程中如果第一压电浆体下陷的距离超过2mm，则向模具中补注第一压电浆体，继续振动，直至浆体表面无气泡浮现。通过振动操作，消除模具中第一压电浆体中的气泡。
对于步骤S103，具体为：向第一压电浆体持续施加30-50MPa的压力，直至成型，继而按预设的时间在常温的环境下密封养护，获得第一压电地砖。
优选的，利用压力机向第一压电浆体持续施加30～50MPa的压力的时间为30-40分钟，直至成型。
优选的，预设的时间为120-150h。
对于步骤S104、对第一压电地砖进行表面处理具体为：对第一压电地砖进行打磨抛光制得长为30cm，宽为30cm，高为4mm的方板。
对于步骤S105、具体为：取两片已极化完毕的第二压电地砖，分别为压电地砖A和压电地砖B，用卫生棉沾取少量乙醇擦拭干净两块压电地砖两面，晾干后待用。用毛刷均匀在压电地砖A的正极面和负极面上刷导电银胶。再单面柔性电路板放在压电地砖A负极面上按压粘牢；然后用毛刷在压电地砖B的正极面和负极面刷导电银胶，并将压电地砖B负极面与压电地砖A的正极面粘合；最后再在将压电地砖B的正极面粘合另一块单面柔性电路板，固定后再将其放于电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为100℃的环境下，干燥4h，制得长、宽、高分别为30厘米、30厘米和10毫米的方板，从两块单面柔性电路板的接头圈中各接取接头一个，并接入导线，最终获得第三压电地砖。
对于步骤S 106具体为：在第三压电地砖的表面涂抹厚度为5毫米的碱激发净浆体作为保护层，然后在保护层的表面进行、装饰等工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖。
需要补充的，碱激发净浆体的制备方法为：将灰体混合物与碱激发剂按照质量比为1:0.35的比例混合后，在净浆搅拌机内搅拌3分钟，制得碱激发净浆体。
优选的，在保护层的上表面与装饰层的下表面粘合制得压电地砖，其中装饰层为PVC自粘地面。
通过在第三电地砖的表面涂抹厚度为5毫米的碱激发净浆体作为保护层，可确保压电复合板在受力过程中不会产生破坏，及促使应力的均匀分散，有助于促进更大面积压电效应的产生，在保护层上可粘合市售的PVC自粘地面，从而获得各种颜色的美观度极高的压电地砖。
如图2和图3所示，本发明第二实施例公开的一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，由本发明实施例提供的一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法制得，包括装饰层、保护层、第三压电地砖，装饰层的下表面与保护层上表面粘合，保护层将第三压电地砖包覆；第三压电地砖内设有2个单面柔性电路板，两个单面柔性电路板相互粘合，并各自外接一条导线。
本发明实施例将PZT、矿渣、粉煤灰混合后，经过振动除泡、压制成型、密封养护、表面处理、和极化处理后，得到第二压电地砖，将第二压电地砖与电路板连接后，再涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对保护层进行工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，制得碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，这种压电地砖使用的主原料是，矿渣、粉煤灰和PZT，这些主原料价格低廉有效降低了压电地砖的生产成本，此外制备过程无需通过高温烧结，降低能耗，保护环境，且在制作过程中采用柠檬酸三铵溶液对pzt粉进行改性，使得pzt粉由憎水性改性为亲水性，从而促进PZT在碱激发粉煤灰矿渣压电地砖中的分散，此外将压电地砖四周裹上涂覆碱激发净浆体，作为保护层，可确保压电复合板在受力过程中不会产生破坏，及促使应力的均匀分散，有助于促进更大面积压电效应的产生。另外，在保护层上可粘合市售的PVC自粘地面，从而获得各种颜色的美观度极高的压电地砖。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，包括：
将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在所述灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；
将所述第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将所述模具放在振动台中进行振动，直至所述第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若所述第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向所述模具中补注所述第一压电浆体；
依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖；
对所述第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在所述第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将所述第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖；
将所述第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖；
在所述第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述碱激发净浆体由所述灰体混合物与所述碱激发剂混合搅拌制得。
2.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述碱激发剂的制备方法具体为：
将水、氢氧化钠和水玻璃按质量比为100:5:2的比例混合搅拌均匀后，静置24小时得到所述碱激发剂。
3.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述PZT浆体的制备方法具体为：将PZT粉末与浓度为0.4％柠檬酸三铵溶液混合后，继而在超声浴中进行分散处理，得到所述PZT浆体。
4.如权利要求3所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述PZT浆体中PZT的粒直径为100微米至200微米。
5.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖，具体为：
向所述第一压电浆体持续施加30-50MPa的压力，直至成型，继而按预设的时间在常温的环境下密封养护，获得所述第一压电地砖。
6.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，对所述第一压电地砖进行表面处理，具体为：对所述第一压电地砖进行打磨抛光制得长为30cm，宽为30cm，高为4mm的方板。
7.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述柔性电路板为单面柔性电路板。
8.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述保护层的厚度为5mm。
9.如权利要求1所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法，其特征在于，所述对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，具体为：
在所述保护层的上表面与装饰层的下表面粘合制得所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述装饰层为PVC自粘地面。
10.一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其特征在于，所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖由权利要求1-9任一项权利要求所述的碱激发粉煤灰矿渣压电地砖的制备方法制得。
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