一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，將無機(jī)納米顆粒、頁巖礦、粉煤灰、增強(qiáng)晶、微孔材料、無機(jī)高溫發(fā)泡劑、穩(wěn)定化的ZrO2攪拌，研磨成漿料，將漿料注模、干燥和1100~1400℃燒結(jié)，得高強(qiáng)陶瓷吸聲板。通過采用無機(jī)納米顆粒增韌技術(shù)、相變增韌技術(shù)、單晶纖維增韌技術(shù)提高了吸聲板的抗彎曲斷裂荷載和抗沖擊性能。
【專利說明】
-種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于隔音材料領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展及工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)。近幾年來，鐵路、公 路、地鐵及城市輕軌日益增多，在方便人們出行的同時，卻帶來了繼大氣污染、水污染及固 體廢棄物污染之后的第四大污染一-噪聲污染，而如何控制高速鐵路噪聲成了現(xiàn)階段人們 研究的主要方向。修建聲屏障是目前降低噪聲污染最為有效和實(shí)際的技術(shù)手段之一。而其 中吸聲板則是其中關(guān)鍵技術(shù)和主要材料。無機(jī)吸聲板具有耐腐蝕、無污染、成本低等優(yōu)點(diǎn)， 但現(xiàn)有的無機(jī)吸聲板中強(qiáng)度高的存在吸聲性能低的缺陷，而吸聲性能高的又存在強(qiáng)度不足 的缺陷，因此協(xié)調(diào)聲屏障強(qiáng)度和吸聲性能之間的矛盾成為急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種抗彎曲斷裂荷載和抗沖擊 性能優(yōu)異而且具有多等級孔結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，吸聲效果好的高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方 法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過W下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0005] -種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，按重量份包括W下原料:無機(jī)納米顆粒2~5份、頁巖10~40 份、粉煤灰10~40份、增強(qiáng)晶須10~20份、微孔材料20~40份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑3~8份、 Zr〇22~3份，W及占 Zr〇2重量2 % -3 % 的Υ2〇3。
[0006] 進(jìn)一步地所述無機(jī)納米顆粒為白膠泥和玻璃粉按質(zhì)量比1:5的混合顆粒。
[0007] 進(jìn)一步地所述增強(qiáng)晶須為單晶纖維材料Si02晶須、SiC晶須、Ξ氧化二侶晶須中的 一種。
[000引進(jìn)一步地所述Si02晶須直徑0.1~9μπι、長度10~9000WI1。
[0009] 進(jìn)一步地所述微孔材料為珍珠巖。
[0010] 進(jìn)一步地所述無機(jī)高溫發(fā)泡劑為碳化娃、Ξ氧化二鐵中的一種。
[0011] 進(jìn)一步地還提供了一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，包括W下步驟：
[001^ α)將Zr02與占 Zr02質(zhì)量2%-3%的￥203混合加熱到約1200°(：，冷卻得穩(wěn)定化的 Zr02；
[0013] (2)按重量份將無機(jī)納米顆粒2~5份、頁巖10~40份、粉煤灰10~40份、增強(qiáng)晶須 10~20份、微孔材料20~40份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑3~8份、Zr〇22~3份混合加水30~40份攬 拌，研磨成漿料；
[0014] (3)將漿料注模、脫模干燥后與高溫?zé)Y(jié)，冷卻至室溫，得高強(qiáng)陶瓷吸聲板。
[001引進(jìn)一步地所述步驟(2)中將各原料加入球磨機(jī)中，料、球比為1:2，球磨3~地。
[0016]進(jìn)一步地所述步驟(3)中脫模干燥為濕巧在自然環(huán)境下干燥2~3天后脫模，再于 50~70°C干燥5~化。
[0017] 進(jìn)一步地所述步驟(3)中高溫?zé)Y(jié)為1100~1400°C燒結(jié)，保溫15-30min。
[001引在陶瓷材料中，通過加入經(jīng)穩(wěn)定化處理的Zr化實(shí)現(xiàn)相變增初，在Zr化相圖中有Ξ種 晶型，即單斜、四方和立方，單斜化化加熱到約1200°C轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆交撓嘧兯俣群芸?，?伴隨著7%-9%的體積收縮，在冷卻過程中發(fā)生相同量的體積膨脹，往往造成制品在燒結(jié)過 程中開裂，通過加入Y2化，高溫下與四方Zr化形成固溶體，在冷卻過程中運(yùn)種固溶體不會發(fā) 生晶格轉(zhuǎn)變，沒有體積變化，有效的避免制品的開裂。
[0019] 原料選取中采用納米級的顆粒，其總的表面積就會急劇增加，而其總體積不變，所 W總比表面積也會隨之大幅度提升，材料表面會暴露出更多的原子數(shù)目，導(dǎo)致材料表面的 混亂程度加劇，由于表面原子周圍缺少相鄰原子，配位不飽和，導(dǎo)致大量的懸鍵和不飽和鍵 等，從而形成了更多的活性中屯、，表面能和表面結(jié)合能都迅速增大，導(dǎo)致納米化后的材料與 其他原子結(jié)合的幾率增加，對其他原子的吸引力也隨之增加，從而達(dá)到增強(qiáng)的目的；
[0020] 加入增強(qiáng)晶須能明顯改變產(chǎn)品的初性，彎曲斷裂荷載提升50~78%。
[0021] 所使用的發(fā)泡材料其顆粒度越細(xì)，越能提高其在巧料中的分散性，越能保證材料 發(fā)泡膨脹的均一性。研究表明，發(fā)泡材料粒徑為37~44μπι時，材料內(nèi)部開氣孔孔隙率在60 % W上，開口及閉口微介孔比例適中，具有多等級孔結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，同時使用無機(jī)發(fā)泡 劑，很大程度上減少了污染。
[0022] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0023] 1)吸聲板表面至內(nèi)部眾多的細(xì)小的敞開孔道的開氣孔結(jié)構(gòu)，整體開口及閉口微介 孔比例適中，具有多等級孔結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，孔隙率>60%，吸聲效果好；
[0024] 2)通過采用無機(jī)納米顆粒增初技術(shù)、相變增初技術(shù)、單晶纖維增初技術(shù)提高了吸 聲板的抗彎曲斷裂荷載和抗沖擊性能。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[00%] 實(shí)施例1
[0027] -種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，包括W下步驟：
[002引 （1)將Zr化與占化化質(zhì)量2.2%的Υ203混合加熱到約1200°C，冷卻得穩(wěn)定化的化化；
[0029] (2)按重量份將無機(jī)納米顆粒3%、頁巖礦15%、粉煤灰30%、增強(qiáng)晶須15%、微孔 材料30%、無機(jī)高溫發(fā)泡劑5%、穩(wěn)定化的化化2份混合加水35份攬拌，加入球磨機(jī)中，料、 球比為1:2,球磨3~4h;其中無機(jī)納米顆粒為白膠泥和玻璃粉按質(zhì)量比1:5的混合顆粒;增 強(qiáng)晶須為單晶纖維材料一一Si02晶須，其直徑0.1~9μπι、長度10~9000μπι;微孔材料為珍珠 巖;無機(jī)高溫發(fā)泡劑為碳化娃；
[0030] (3)將漿料注模，濕巧在自然環(huán)境下干燥2~3天后脫模，再于50~70°C干燥5~化， 于1100~1400°C高溫?zé)Y(jié)，保溫15-30min，冷卻至室溫，得高強(qiáng)陶瓷吸聲板。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 與實(shí)施例1基本相同，所不同的是Y2化為化化質(zhì)量的3%，無機(jī)納米顆粒2份、頁巖10 份、粉煤灰40份、增強(qiáng)晶須為SiC晶須20份、微孔材料20份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑為Ξ氧化二鐵8 份、穩(wěn)定化的Zr化2.5份、水30份。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 與實(shí)施例1基本相同，所不同的是Υ2化為化化質(zhì)量的2%，無機(jī)納米顆粒5份、頁巖40 份、粉煤灰10份、增強(qiáng)晶須為Ξ氧化二侶晶須10份、微孔材料40份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑為碳化 娃3份、穩(wěn)定化的Zr〇23份、水40份。
[0035] 根據(jù)《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及測試方法KTB/T3122-2010)中的規(guī)定檢測 所得Ξ種實(shí)施例的陶瓷吸聲板，檢測數(shù)據(jù)如下：
[0036]
[0038] 本發(fā)明按照上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不W任何形式限定本 發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，按重量份包括以下原料:無機(jī)納米顆粒2~5份、頁 巖10~40份、粉煤灰10~40份、增強(qiáng)晶須10~20份、微孔材料20~40份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑3~8份、 Zr022~3份，以及占 Zr02重量2%-3%的Y2〇3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，所述無機(jī)納米顆粒為白膠 泥和玻璃粉按質(zhì)量比1:5的混合顆粒。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，所述增強(qiáng)晶須為單晶纖維 材料S i02晶須、S i C晶須、三氧化二鋁晶須中的一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，所述Si02晶須直徑0.1~9 ym、長度 10~9000ym。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，所述微孔材料為珍珠巖。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板，其特征在于，所述無機(jī)高溫發(fā)泡劑為碳 化硅、三氧化二鐵中的一種。7. -種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將Zr02與占 Zr02質(zhì)量2%-3%的Υ2〇3混合加熱到約1200°C，冷卻得穩(wěn)定化的Zr0 2; (2) 按重量份將無機(jī)納米顆粒2~5份、頁巖10~40份、粉煤灰10~40份、增強(qiáng)晶須10~20份、 微孔材料20~40份、無機(jī)高溫發(fā)泡劑3~8份、Zr0 22~3份混合加水30~40份攪拌，研磨成漿料； (3) 將漿料注模、脫模干燥后與高溫?zé)Y(jié)，冷卻至室溫，得高強(qiáng)陶瓷吸聲板。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，其特征在于，所述步驟 (2) 中將各原料加入球磨機(jī)中，料、球比為1:2，球磨3~4h。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，其特征在于，所述步驟 (3) 中脫模干燥為濕坯在自然環(huán)境下干燥2~3天后脫模，再于50~70 °C干燥5~8h。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)陶瓷吸聲板的制備方法方法，其特征在于，所述步 驟(3 )中高溫?zé)Y(jié)為1100~1400 °C燒結(jié)，保溫15-30min。
【文檔編號】C04B33/36GK106083176SQ201610399826
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】韓曉春, 楊志峰, 馬成良, 劉少華, 王根水, 王士維
【申請人】江蘇南瓷絕緣子股份有限公司