[发明专利]一种碳纤维陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷建筑材料领域，具体涉及一种碳纤维陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料是一种常见的建材材料，陶瓷的脆性是评价陶瓷性能的一个重要的指标，在外力作用下，在陶瓷制品表面或者内部微裂纹尖端产生应力集中，裂纹扩展形成表面能来消耗能量，因此，陶瓷材料上的裂纹的扩展速度极其迅速，往往在瞬间就破坏陶瓷。经过研究表明，当裂纹遇见纤维时，纤维能够有效缓和应力集中，部分纤维将吸收较大的能量，因此纤维陶瓷基复合材料是一种有效解决陶瓷材料脆性的复合材料。

很多陶瓷复合材料被应用在室内，由于现在消费者对产品的综合性能的要求提高，生态建材的概念越来越多的被应用在陶瓷复合材料中，尤其是当陶瓷作为室内瓷砖使用时。随着调湿材料的应用，具有调湿功能的陶瓷瓷砖也被使用在室内装饰中。

现在常用在室内陶瓷产品中的调湿材料分为矿物原料制备的调湿材料和高分子调湿材料。单独利用矿物原料制备的调湿材料存在放湿响应速度慢、饱和湿容量低；高分子调湿材料的保水性过强，造成放湿度敏感性低，这些材料本身的特性都影响了材料的调湿效果和使用性能。

因此，随着陶瓷材料的发展，如何获得一种调湿性能好且综合力学性能佳的陶瓷复合材料是函待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种碳纤维陶瓷材料及其制备方法，本发明的陶瓷材料工艺简单，制备的材料可加工性能好，力学综合性能好，尤其是具有较好的吸放湿性能，节能环保，是一种生态陶瓷复合材料。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种碳纤维陶瓷材料，按照重量份数计，包括：

以及按照混合材料单位重量混合使用的液体粘结剂，所述液体粘结剂包括第一液体粘结剂和第二液体粘结剂，其中第一液体粘结剂为8.5L/100Kg，第二液体粘结剂为11.5L/100Kg；

所述碳纤维/石英陶瓷复合材料中的碳纤维为阳极氧化后的碳纤维，石英经过树脂浸渍；

碳纤维进行表面阳极氧化处理的方法为：先将碳纤维在丙酮95℃下提取0.5-1.5小时，然后在50mT的磁场强度下进行阳极化处理，电解质为浓度时20％的碳酸氢铵，电解液温度为45℃，电流密度为11mA/cm²,碳纤维在电解液中停留0.5分钟；取出碳纤维，用蒸馏水冲洗，然后再在110℃的丙酮环境中提取0.5小时，再用蒸馏水冲洗，然后再90℃烘箱中放置15小时，取出即可。

优选地，所述碳纤维/石英陶瓷复合材料的制备方法为：将经过阳极氧化处理后的碳纤维放置在石英粉与环氧树脂混合的浆料中，然后再真空下浸渍处理，浸渍完成后干燥至恒重，得到初次浸渍物；然后再用硅胶树脂浸渍初次浸渍物，浸渍完成后干燥至恒重，获得碳纤维/石英陶瓷复合材料。

优选地，石英粉占其与环氧树脂混合物的50～70％。

优选地，真空浸渍条件为：真空度-0.05～-0.1MPa，间歇振动200次，振动时间为4分钟，间歇时间为6分钟。

优选地，所述珍珠岩玻化微珠微粉的粒径为0.05-0.1mm。

优选地，所述发泡剂包括碳酸钙和/石墨，所述助熔剂为萤石和/纯碱。

优选地，所述第一液体粘结剂包括水玻璃与五水偏硅酸钠的水溶液，所述第二液体粘结剂为磷酸铝凝胶溶液。

优选地，一种碳纤维陶瓷材料制备方法，包括以下步骤：

S 101原料制备：先将配方中各组分准备好，混合均匀，然后先加入第一液体粘结剂，再加入第二液体粘结剂，混合均匀，陈腐24小时备用；

S 102陈腐后的粉料加入压机内，在5MPa的压力下，低压成型，成型后的产品经过干燥、釉线施釉后进入窑中烧结，烧结温度为750-900℃，保温30min；

S 103将氯化钙复合在烧成后的产品表层，得到成品。

本发明的有益效果是:

1.本发明的复合材料中，引入碳纤维，碳纤维分散在材料中，制备的复合材料综合力学性能好，能够有效降低陶瓷材料的脆性，加工性能好，外形和内在质量易于控制，产品综合性能好。