CN109320135A - 一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法 - Google Patents

一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法。该陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳10‑18份、纳米钢纤维12‑20份、纳米二氧化硅8‑12份、改性粉煤灰30‑45份、环氧树脂30‑45份、氧化铝15‑18份、氧化铜20‑28份、磷酸三钙1‑3份、硫酸钡1‑5份、凹凸棒土12‑35份、聚乙二醇35‑45份、硼酸钠1‑5份。与现有技术相比，本发明陶瓷复合材料利用废弃的粉煤灰为原料，通过改性处理后，硬度增大，耐腐蚀性能力提高，作为组分添加，与其他组分配合使用，不仅提高了所得陶瓷复合材料的力学性能，还能降低材料的电导率，另外降低了成产成本，具有良好的应用前景。

Description

一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及质谱电离源组件领域，具体涉及一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法。
背景技术
质谱法是已知的最灵敏且应用范围广泛的分析方法之一，该方法使用的质谱仪器由离子源和质量分析器两部分组成。其中，绝缘介质腔作为离子源装置中组件，绝缘性能的高低直接决定了电离源的工作效率。目前绝缘介质腔的材料多为陶瓷，但陶瓷的电导性能好，使用起来具有很多的局限性。
申请号201711188500.2公开了一种耐腐蚀陶瓷金属复合材料，包括重量份的原料：纳米碳化硅70-90重量份、重晶石10-15重量份、硅粉13-18重量份、二氧化锆8-17重量份、锆英石35-55重量份、纳米氧化铝24-26重量份、磷酸三钙1-3重量份、银2.5-3.6重量份、铜0.9-2.7重量份、钛8-11重量份。本发明的有益效果是,在现有技术的基础上，提供一种耐腐蚀陶瓷金属复合材料。但是该陶瓷金属复合材料的抗电流冲击能力差，需要进一步提升，以便用于质谱仪上使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料及制备方法，该陶瓷复合材料耐腐蚀能力强、电阻率高，且抗冲压操作。
一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳10-18份、纳米钢纤维12-20份、纳米二氧化硅8-12份、改性粉煤灰30-45份、环氧树脂30-45份、氧化铝15-18份、氧化铜20-28份、磷酸三钙1-3份、硫酸钡1-5份、凹凸棒土12-35份、聚乙二醇35-45份、硼酸钠1-5份。
作为改进的是，上述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳15份、纳米钢纤维18份、纳米二氧化硅10份、改性粉煤灰40份、环氧树脂42份、氧化铝16份、氧化铜25份、磷酸三钙2份、硫酸钡3份、凹凸棒土25份、聚乙二醇42份、硼酸钠4份。
作为改进的是，改性粉煤灰由粉煤灰、马来酸、纳米石墨烯按照摩尔比为40-60:1:3-8混合而成。
上述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米碳、纳米钢纤维、纳米二氧化硅、改性粉煤灰、氧化铝、磷酸钙、硫酸钡、硼酸钠混合投入反应釜中，搅拌并升温至150-180℃，得混合物A；
步骤2，将环氧树脂和聚乙二醇混合，升温至120-150℃后，加入凹凸棒土，搅拌后，再加入混合物A，继续搅拌，投入挤出机中挤出，即得。
作为改进的是，步骤1中搅拌速度为120-150rpm。
作为改进的是，步骤2中挤出机的挤出转速为100-120rpm。
有益效果：
与现有技术相比，本发明陶瓷复合材料利用废弃的粉煤灰为原料，通过改性处理后，硬度增大，耐腐蚀性能力提高，作为组分添加，与其他组分配合使用，不仅提高了所得陶瓷复合材料的力学性能，还能降低材料的电导率，另外降低了成产成本，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳10份、纳米钢纤维12份、纳米二氧化硅8份、改性粉煤灰30份、环氧树脂30份、氧化铝15份、氧化铜20份、磷酸三钙1份、硫酸钡1份、凹凸棒土12份、聚乙二醇35份、硼酸钠1份。
改性粉煤灰由粉煤灰、马来酸、纳米石墨烯按照摩尔比为40:1:3混合而成。
上述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米碳、纳米钢纤维、纳米二氧化硅、改性粉煤灰、氧化铝、磷酸钙、硫酸钡、硼酸钠混合投入反应釜中，120rpm搅拌并升温至150℃，得混合物A；
步骤2，将环氧树脂和聚乙二醇混合，升温至120℃后，加入凹凸棒土，搅拌后，再加入混合物A，继续搅拌，投入挤出机中100rpm挤出，即得。
对所得陶瓷复合材料进行性能检测，耐压达到1300V，耐压性能高于400V/mm，耐腐蚀性强、破坏强度需3258N。
实施例2
一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：
纳米碳15份、纳米钢纤维18份、纳米二氧化硅10份、改性粉煤灰40份、环氧树脂42份、氧化铝16份、氧化铜25份、磷酸三钙2份、硫酸钡3份、凹凸棒土25份、聚乙二醇42份、硼酸钠4份。
改性粉煤灰由粉煤灰、马来酸、纳米石墨烯按照摩尔比为55:1:5混合而成。
上述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米碳、纳米钢纤维、纳米二氧化硅、改性粉煤灰、氧化铝、磷酸钙、硫酸钡、硼酸钠混合投入反应釜中，130rpm搅拌并升温至160℃，得混合物A；
步骤2，将环氧树脂和聚乙二醇混合，升温至130℃后，加入凹凸棒土，搅拌后，再加入混合物A，继续搅拌，投入挤出机中110rpm挤出，即得。
对所得陶瓷复合材料进行性能检测，耐压达到1480V，耐压性能高于412V/mm，耐腐蚀性强、破坏强度需3259N。
实施例3
一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳10-18份、纳米钢纤维12-20份、纳米二氧化硅8-12份、改性粉煤灰30-45份、环氧树脂30-45份、氧化铝15-18份、氧化铜20-28份、磷酸三钙1-3份、硫酸钡1-5份、凹凸棒土12-35份、聚乙二醇35-45份、硼酸钠1-5份。
改性粉煤灰由粉煤灰、马来酸、纳米石墨烯按照摩尔比为60:1: 8混合而成。
上述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将纳米碳、纳米钢纤维、纳米二氧化硅、改性粉煤灰、氧化铝、磷酸钙、硫酸钡、硼酸钠混合投入反应釜中，150rpm搅拌并升温至180℃，得混合物A；
步骤2，将环氧树脂和聚乙二醇混合，升温至150℃后，加入凹凸棒土，搅拌后，再加入混合物A，继续搅拌，投入挤出机中120rpm挤出，即得。
对所得陶瓷复合材料进行性能检测，耐压达到1285V，耐压性能高于402V/mm，耐腐蚀性强、破坏强度需3248N。
对比例1
除粉煤灰不做改性处理外，其余同实施例2。
对所得陶瓷复合材料进行性能检测，耐压达到1058V，耐压性能高于358V/mm，耐腐蚀性强、破坏强度需3120N。
通过比较实施例1-3和对比例1的检测结果，本发明陶瓷复合材料利用废弃的粉煤灰为原料，通过改性处理后，硬度增大，耐腐蚀性能力提高，作为组分添加，与其他组分配合使用，不仅提高了所得陶瓷复合材料的力学性能，还能降低材料的电导率，另外降低了成产成本，具有良好的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳10-18份、纳米钢纤维12-20份、纳米二氧化硅8-12份、改性粉煤灰30-45份、环氧树脂30-45份、氧化铝15-18份、氧化铜20-28份、磷酸三钙1-3份、硫酸钡1-5份、凹凸棒土12-35份、聚乙二醇35-45份、硼酸钠1-5份。
2.根据权利要求1所述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：纳米碳15份、纳米钢纤维18份、纳米二氧化硅10份、改性粉煤灰40份、环氧树脂42份、氧化铝16份、氧化铜25份、磷酸三钙2份、硫酸钡3份、凹凸棒土25份、聚乙二醇42份、硼酸钠4份。
3.根据权利要求1所述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料，其特征在于，改性粉煤灰由粉煤灰、马来酸、纳米石墨烯按照摩尔比为40-60:1:3-8混合而成。
4.基于权利要求1所述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将纳米碳、纳米钢纤维、纳米二氧化硅、改性粉煤灰、氧化铝、磷酸钙、硫酸钡、硼酸钠混合投入反应釜中，搅拌并升温至150-180℃，得混合物A；步骤2，将环氧树脂和聚乙二醇混合，升温至120-150℃后，加入凹凸棒土，搅拌后，再加入混合物A，继续搅拌，投入挤出机中挤出，即得。
5.根据权利要求4所述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中搅拌速度为120-150rpm。
6.根据权利要求4所述质谱电离源中绝缘介质腔用陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中挤出机的挤出转速为100-120rpm。
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