[发明专利]一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷及其原位合成制备方法以及隔热瓦

说明书

本发明提供一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷及其原位合成制备方法以及隔热瓦，制备方法包括以下步骤：步骤S10，将碳酸钙、氧化铝、二氧化硅按照摩尔比1:1:2配料得到第一粉体；将氧化铝和二氧化硅按照摩尔比0.85:1配料得到第二粉体；将所述第一粉体、第二粉体以及占所述第二粉体质量10％‑15％的三水氟化铝和所述占第二粉体摩尔数1％‑30％的莫来石晶种与去离子水混合配制成浆料；步骤S20，将所述浆料加入明胶并进行发泡处理，获得泡沫浆料；步骤S30，将所述泡沫浆料倒入模具中并进行冷冻干燥，获得坯体；步骤S40，将干燥后的所述坯体放在马弗炉中进行烧结，获得所述莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷材料。本发明的制备方法得到的隔热瓦热导率低、强度高且使用寿命长。

技术领域

本发明涉及陶瓷块体的制备方法，更具体地，涉及一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷及其原位合成制备方法，以及包括该莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷的隔热瓦。

背景技术

近年来，航天事业快速发展，航天器再入大气层之后与空气摩擦产生大量的热量，为保证飞行器的正常运行，对热防护系统提出了更高的要求，因此航天器隔热系统中隔热瓦的研究及应用受到了极大关注，研究和开发兼具超强、高强和高防隔热材料以提高其安全性能已倍受重视。钙长石多孔陶瓷因优异的性能而成为备选材料，但其较低的抗压强度限制了其发展。

目前提高钙长石多孔陶瓷强度的方法主要有两个：一是引入增强相，如外加莫来石晶须可以有效地提高钙长石多孔陶瓷的强度，但外加莫来石在制备过程中因磨损变短从而使得增强效果有限；二是开发新的制备技术，丙烯酰胺体系的泡沫注凝法被证实可获得高强度的材料，但丙烯酰胺体系的毒性及环境污染限制了其工业化进程。因此开发环境友好的原位合成技术，制备出兼具高气孔率、高强度和低热导率莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷很有意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷及其原位合成制备方法，以期在满足材料强度在适用范围内的条件下，得到更高的气孔率、更高强度的隔热材料，并能更大程度的降低隔热瓦的导热系数，提高综合性能。

本发明一方面提出一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷材料。

本发明还提出一种莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷的原位合成制备方法。

本发明进一步还提出一种隔热瓦。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷由包括以下的原料制备而成：碳酸钙、氧化铝、二氧化硅、三水氟化铝和莫来石晶种，其中，碳酸钙、氧化铝、二氧化硅按照摩尔比1:1:2用于合成钙长石，氧化铝和二氧化硅按照摩尔比0.85:1与一定量的三水氟化铝和莫来石晶种以合成莫来石晶须；所述莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷的气孔率为80％-91％，体积密度为0.29g/cm³-0.56g/cm³，抗压强度为0.7MPa-5.5MPa，室温真空热导率为0.06W/(m·K)-0.16W/(m·K)，其中，开气孔率及体积密度采用基于阿基米德定律的煮沸法测量，抗压强度采用万能试验机测定，室温真空热导率采用综合物性检测系统的TTO组件测定。

根据本发明第二方面实施例的莫来石晶须增强钙长石多孔陶瓷的原位合成制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，将碳酸钙、氧化铝、二氧化硅按照摩尔比1:1:2进行配料得到第一粉体；将氧化铝和二氧化硅按照摩尔比0.85:1进行配料得到第二粉体；将所述第一粉体、第二粉体以及占所述第二粉体质量的10％-15％的三水氟化铝和所述第二粉体摩尔数的1％-30％的莫来石晶种与去离子水混合配制成浆料；

步骤S20，将所述浆料倒出，加入明胶和发泡剂并进行快速搅拌，获得泡沫浆料；

步骤S30，将所述泡沫浆料倒入模具中并进行冷冻干燥，获得坯体；