一种陶瓷纤维颗粒及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于陶瓷纤维技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维颗粒及其制备方法与应用。


背景技术：

2.目前，随着混凝土技术的不断发展，各种新型的混凝土被不断研发出来，其中，在混凝土中掺入一定量的短纤维，可以有效改善混凝土的脆性问题，显著增加混凝土抗压、抗拉以及抗折等力学性能。特别是与水接触的混凝土，水的浸蚀会对钢筋产生危害，从而严重影响混凝土的耐久性，因此，在与水接触的混凝土中添加少量的短纤维会有效地提高混凝土的应用年限。关于短纤维在混凝土中的作用机理，可以分析如下：混凝土短纤维能较快地均匀分散在混凝土中形成一种不规则的支撑体系，有效分散了混凝土的定向应力，原生微裂缝的数量变少和尺度变小，原生裂缝的产生和拓展得到抑制，明显增强了混凝土防裂抗渗能力，从而混凝土韧性得到加强，混凝土的使用寿命明显増长。
3.目前，用于混凝土的短纤维主要有：聚丙烯纤维，pp纤维，pp纤维价格昂贵，增加混凝土的成本，此外，现有的添加纤维的混凝的强度较低，影响混凝土的表面平整性，吸水率高，防火、耐高温性能差、渗透率高、不隔音等缺点。
4.鉴于以上原因，特提出本发明。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种陶瓷纤维颗粒及其制备方法与应用，本发明制备的陶瓷纤维颗粒应用到混凝土中时，可以提高混凝土的强度，提高表面平整，减少吸水率，降低成本，具有较好的阻燃性，吸音隔音效果好，渗透率低等优点。
6.本发明的第一目的，提供了一种陶瓷纤维颗粒，包括如下原料制成：陶瓷纤维棉、石墨颗粒、碳化硅颗粒和粘结剂。
7.进一步的，陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒的质量比为90-95:1-2:3-9，陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒三者的总质量与粘结剂的质量比为80-85:10-20。
8.进一步的，所述的粘结剂为硅溶胶、水玻璃、淀粉中的一种或多种。
9.进一步的，所述的陶瓷纤维棉的细度为0.4-0.8dtex。
10.本发明的第二目的，提供了一种所述的陶瓷纤维颗粒的制备方法，包括如下步骤：
11.(1)按照各原料的重量分别称取备用；
12.(2)将备用的陶瓷纤维用纤维切段机切成短纤维；
13.(3)将粘结剂与水混合均匀，得到粘结剂溶液，将粘结剂溶液与陶瓷纤维棉搅拌混合均匀，造粒，干燥，得到所述的陶瓷纤维颗粒。
14.进一步的，步骤(2)中短纤维的长度为2-4mm，优选的，长度为3mm。
15.进一步的，步骤(3)中搅拌速度为3000-5000r/min，搅拌时间为10-20min。
16.进一步的，搅拌速度为4000r/min，搅拌时间为15min。
17.本发明的搅拌混合采用高速混合机进行混合，通过离心作用，底部送料叶浆将底部物料沿筒壁向上送料上部物料由中心下落，这样混合物料更加均匀。
18.进一步的，步骤(3)中造粒后的纤维颗粒的长度为2-3mm。
19.进一步的，步骤(3)中造粒后的纤维颗粒的长度为2.5mm。
20.本发明的造粒采用造粒机通过对辊挤压的方式进行造粒。
21.本发明的第二目的，提供了一种所述的陶瓷纤维颗粒或所述的方法制备的陶瓷纤维颗粒在建筑混凝土中的应用。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
23.(1)本发明在陶瓷纤维棉中加入石墨颗粒、碳化硅颗粒和粘结剂，各原料在高速混合搅拌下，形成了si-o-si键，提高了陶瓷纤维颗粒的强度，同时石墨颗粒和碳化硅颗粒具有耐火耐高温性能，从而使得制备的陶瓷纤维具有较高的强度、耐火及耐高温性能，将本发明制备的陶瓷纤维颗粒加入混凝土中还可以提高混凝土表面平整，减少吸水率，降低成本，具有较好的阻燃性，吸音隔音效果好，渗透率低等优点；
24.(2)本发明的陶瓷纤维的制备方法简单，原料来源广泛，生产成本低，具有较好的应用与推广前景。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
26.实施例1
27.本实施例的一种陶瓷纤维颗粒，包括如下质量比的原料制成：陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒的质量比为90:2:3，陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒三者的总质量与粘结剂的质量比为80:20，陶瓷纤维棉的细度为0.4dtex，粘结剂为硅溶胶。
28.本实施例的陶瓷纤维颗粒的制备方法，包括如下步骤：
29.(1)按照各原料的重量分别称取备用；
30.(2)将备用的陶瓷纤维用纤维切段机切成长度为2mm短纤维；
31.(3)将硅溶胶与水按照质量比1:4混合均匀，得到粘结剂溶液，将粘结剂溶液与陶瓷纤维棉搅拌混合均匀，搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为20min，造粒，造粒后的纤维颗粒的长度为2mm，干燥，得到所述的陶瓷纤维颗粒。
32.实施例2
33.本实施例的一种陶瓷纤维颗粒，包括如下质量比的原料制成：陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒的质量比为92.5:1.5:6，陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒三者的总质量与粘结剂的质量比为82.5:15，陶瓷纤维棉的细度为0.6dtex，粘结剂为水玻璃。
34.本实施例的陶瓷纤维颗粒的制备方法，包括如下步骤：
35.(1)按照各原料的重量分别称取备用；
36.(2)将备用的陶瓷纤维用纤维切段机切成长度为3mm短纤维；
37.(3)将水玻璃与水按照质量比1:4混合均匀，得到粘结剂溶液，将粘结剂溶液与陶
瓷纤维棉搅拌混合均匀，搅拌速度为4000r/min，搅拌时间为15min，造粒，造粒后的纤维颗粒的长度为2.5mm，干燥，得到所述的陶瓷纤维颗粒。
38.实施例3
39.本实施例的一种陶瓷纤维颗粒，包括如下质量比的原料制成：陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒的质量比为95:1:9，陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒三者的总质量与粘结剂的质量比为85:10，陶瓷纤维棉的细度为0.8dtex，粘结剂为硅溶胶和淀粉混合。
40.本实施例的陶瓷纤维颗粒的制备方法，包括如下步骤：
41.(1)按照各原料的重量分别称取备用；
42.(2)将备用的陶瓷纤维用纤维切段机切成长度为4mm短纤维；
43.(3)将硅溶胶、淀粉与水按照质量比1:0.5:3.5混合均匀，得到粘结剂溶液，将粘结剂溶液与陶瓷纤维棉搅拌混合均匀，搅拌速度为5000r/min，搅拌时间为10min，造粒，造粒后的纤维颗粒的长度为3mm，干燥，得到所述的陶瓷纤维颗粒。
44.实施例4
45.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，粘结剂为水玻璃与淀粉的混合物，其中，水玻璃、淀粉和水的质量比为1:0.5:3.5。
46.实施例5
47.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，粘结剂为硅溶胶与水玻璃的混合物，其中，硅溶胶、水玻璃和水的质量比为1:1:3。
48.实施例6
49.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，粘结剂为硅溶胶、水玻璃与淀粉的混合物，其中，硅溶胶、水玻璃、淀粉和水的质量比为1:1:0.5：2.5。
50.对比例1
51.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，原料中不添加石墨颗粒。
52.对比例2
53.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，原料中不添加碳化硅颗粒。
54.对比例3
55.本实施例的陶瓷纤维颗粒及制备方法与实施例2相同，不同之处，原料中不添加石墨颗粒和碳化硅颗粒。
56.试验例1
57.水泥砂浆的制备：分别称取水泥500g和砂1200g，掺入实施例1-6和对比例制备的陶瓷纤维颗粒，水泥与陶瓷纤维颗粒的质量比为1:12，加入适量减水剂和水混合，搅拌，装入100mm
×
150mm
×
200mm的模具中制成混凝土砖，每组样品制作10个，测试结果取平均值，结果如表1所示，其中，空白对照组为不添加陶瓷纤维颗粒制备的混凝土。
58.表1
[0059][0060]
从表1中可以看出，本发明制备的陶瓷纤维颗粒应用在混凝土砖中，提高混凝土的抗压强度、阻燃性能和吸音能力，降低吸水率和收缩率，当减少陶瓷纤维棉、石墨颗粒和碳化硅颗粒中的一种或多种时，相应的性能降低。
[0061]
利用本发明制备的陶瓷纤维颗粒制成的混凝土砖吸音效果好，100mm的墙隔音量大于50db，150mm的墙隔音量大于60db，200mm的墙可以完全隔音。质量轻，强度大，抗压强度大于5mpa，密度小，容重小于700kg/m3，渗透性低，超细陶瓷纤维本身疏水，毛细管作用差，吸水慢，可以有效防止墙壁渗水，抗震度强，可加工性大，低碳环保，用工业废料生产的超细陶瓷纤维，无废水废气产生，绿色节能环保。
[0062]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。