一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明系一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的制備方法，具體步驟如下：分別將廢玻璃和金云母反復(fù)清洗干凈，破碎，粉碎，篩分，待用；將上述兩種粉體按照質(zhì)量配比(云母占50～75％)進(jìn)行混料，研磨，加入4～5wt％的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，干壓成型，冷等靜壓成型，將成型試樣放在馬弗爐中常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度800℃～1500℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，取出，即得到一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料，該材料具有成本低、強(qiáng)度高和電絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，屬于工程陶瓷材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]云母陶瓷絕緣子是以云母為主要絕緣成分的絕緣子，它具有耐溫高、機(jī)械強(qiáng)度高、電絕緣性能優(yōu)異、可加工、化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，是一種新型的、具有良好發(fā)掘潛力的絕緣子產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的陶瓷絕緣子、合成絕緣子等相比，具有多方面的優(yōu)勢。可以說，云母陶瓷絕緣子結(jié)合了目前廣泛應(yīng)用的合成絕緣子和陶瓷絕緣子的綜合優(yōu)勢，完全滿足高速電力機(jī)車的使用要求。
[0003]云母陶瓷絕緣子在高鐵、普通電力機(jī)車、地鐵等機(jī)車上具有非常好的競爭力，可以應(yīng)用在機(jī)車內(nèi)部的各種電氣設(shè)備、電路中，如電機(jī)、電阻器、電柜等。我國正在大力開展鐵路電氣化的改造和新建工程。隨著我國鐵路的電氣化進(jìn)程，時(shí)速200km以上的高速電力機(jī)車陸續(xù)投入生產(chǎn)，部分時(shí)速350km的高鐵也已經(jīng)商業(yè)運(yùn)營。此外，國內(nèi)多個(gè)城市正在快速發(fā)展的城際軌道交通、地鐵等項(xiàng)目，未來幾年全國將有數(shù)十條城市軌道交通線投入運(yùn)營。由于城市軌道的車輛運(yùn)行密度較高，相應(yīng)地絕緣子的需求量也非常巨大。
[0004]然而，可加工性云母陶瓷絕緣子的價(jià)格比較高。目前國際市場上小小一塊(25X 25X 25mm、重40g左右)的可加工玻璃陶瓷售價(jià)高達(dá)101英鎊，國內(nèi)市場售價(jià)也在300?1000元/Kg。目前，云母陶瓷的制備方法主要有熔融法和燒結(jié)法兩種。熔融法由于需要將玻璃原料加熱至高溫熔化，能耗高從而造成成本較高。此外,制備玻璃粉的原料主要為化工原料也導(dǎo)致了云母玻璃陶瓷的成本居高不下。這一點(diǎn)嚴(yán)重制約了云母陶瓷絕緣子的市場推廣和廣泛應(yīng)用。燒結(jié)法不需要將原料加熱熔化，可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)，故節(jié)約了能耗。因此針對云母陶瓷絕緣子價(jià)格高昂的特點(diǎn)，從原材料和制備工藝兩個(gè)方面入手，通過技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)出新型可加工云母玻璃陶瓷，大幅度降低該類絕緣子產(chǎn)品的制備成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，具體是一種成本低、強(qiáng)度高、電絕緣性能好的以金云母和廢玻璃為原料經(jīng)干壓成型、冷等靜壓成型和高溫?zé)Y(jié)制得的云母玻璃陶瓷復(fù)合材料的制備方法。
[0006]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，片狀，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。
[0007]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 > 70%, CaO > 10%, Na2O > 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在 20 ?30 μ m。
[0008]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料云母與玻璃的不同質(zhì)量配比是云母占50 ?75%。
[0009]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。
[0010]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4?5wt%。
[0011]其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下:常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800°C?1500C，保溫時(shí)間2h，自然冷卻。
[0012]本發(fā)明一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于該材料成本低、強(qiáng)度高和電絕緣性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料SEM照片(1020C，云母占70% )
[0014]圖2可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料SEM照片(950°C，云母占65% )
[0015]圖3可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料XRD圖譜(1020C，云母占70% )
[0016]圖4可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料電阻率隨溫度變化曲線
[0017]圖5可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料抗折強(qiáng)度隨溫度變化曲線

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的特點(diǎn)做進(jìn)一步描述，但并非僅僅局限于下述實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例一:
[0020]首先，將廢玻璃反復(fù)清洗干凈，常溫自然晾干，然后破碎，粉碎，100目篩分，待用；對金云母進(jìn)行破碎，粉碎，100目篩分，得到的云母粉待用。將玻璃粉和云母粉按照質(zhì)量配比(云母占65 % )進(jìn)行混料，研磨，得到混合粉末。在玻璃粉和云母粉混合物中加入4?5wt %的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，再次研磨，然后稱3.5g左右的配料粉體，放入模具內(nèi)，置于粉末壓片機(jī)上干壓成型，所用壓強(qiáng)為20MPa，保壓時(shí)間40s左右。干壓結(jié)束后立即進(jìn)行冷等靜壓成型。等靜壓前，將小條試樣分別小心放入橡膠手套內(nèi)，將橡膠手套抽真空后扎緊，然后置于冷等靜壓機(jī)中，以一定的升壓速度，加壓到120MPa后，保壓90s，然后取出。將成型后的試樣條放在馬弗爐中常壓燒結(jié)。燒結(jié)溫度850°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，取出，即得到一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，片狀，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 > 70%,CaO > 10%,Na20> 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的云母與玻璃配比是云母占65%，其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4?5wt%。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850°C，保溫時(shí)間2h。
[0021]對這種可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料進(jìn)行性能測試:材料的密度為1.776gcnT3，抗折強(qiáng)度為 25.48MPa，電阻率 3.83 X 101° Ω.m。
[0022]實(shí)施例二:
[0023]首先，將廢玻璃反復(fù)清洗干凈，常溫自然晾干，然后破碎，粉碎，100目篩分，待用；對金云母進(jìn)行破碎，粉碎，100目篩分，得到的云母粉待用。將玻璃粉和云母粉按照質(zhì)量配比(云母占65 % )進(jìn)行混料，研磨，得到混合粉末。在玻璃粉和云母粉混合物中加入4?5wt %的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，再次研磨，然后稱3.5g左右的配料粉體，放入模具內(nèi)，置于粉末壓片機(jī)上干壓成型，所用壓強(qiáng)為20MPa，保壓時(shí)間40s左右。干壓結(jié)束后立即進(jìn)行冷等靜壓成型。等靜壓前，將小條試樣分別小心放入橡膠手套內(nèi)，將橡膠手套抽真空后扎緊，然后置于冷等靜壓機(jī)中，以一定的升壓速度，加壓到120MPa后，保壓90s，然后取出。將成型后的試樣條放在馬弗爐中常壓燒結(jié)。燒結(jié)溫度900°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，取出，即得到一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，片狀，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 > 70%,CaO > 10%,Na20> 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的云母與玻璃配比是云母占65%，其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4?5wt%。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900°C，保溫時(shí)間2h。
[0024]對這種可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料進(jìn)行性能測試:材料的密度為1.960gcnT3，抗折強(qiáng)度為 35.23MPa,電阻率 5.00 X 101° Ω 2.m。
[0025]實(shí)施例三:
[0026]首先，將廢玻璃反復(fù)清洗干凈，常溫自然晾干，然后破碎，粉碎，100目篩分，待用；對金云母進(jìn)行破碎，粉碎，100目篩分，得到的云母粉待用。將玻璃粉和云母粉按照質(zhì)量配比(云母占70 % )進(jìn)行混料，研磨，得到混合粉末。在玻璃粉和云母粉混合物中加入4?5wt %的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，再次研磨，然后稱3.5g左右的配料粉體，放入模具內(nèi)，置于粉末壓片機(jī)上干壓成型，所用壓強(qiáng)為20MPa，保壓時(shí)間40s左右。干壓結(jié)束后立即進(jìn)行冷等靜壓成型。等靜壓前，將小條試樣分別小心放入橡膠手套內(nèi)，將橡膠手套抽真空后扎緊，然后置于冷等靜壓機(jī)中，以一定的升壓速度，加壓到120MPa后，保壓90s，然后取出。將成型后的試樣條放在馬弗爐中常壓燒結(jié)。燒結(jié)溫度950C，保溫2h，自然冷卻至室溫，取出，即得到一種利用廢玻璃和尾礦制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，片狀，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 > 70%,CaO> 10%, Na2O > 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的云母與玻璃配比是云母占70%，其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4?5wt%。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950C，保溫時(shí)間2h。
[0027]對這種可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料進(jìn)行性能測試:材料的密度為1.982gcnT3，抗折強(qiáng)度為 42.93MPa，電阻率 5.22 X 101° Ω.m。
[0028]實(shí)施例四:
[0029]首先，將廢玻璃反復(fù)清洗干凈，常溫自然晾干，然后破碎，粉碎，100目篩分，待用；對金云母進(jìn)行破碎，粉碎，100目篩分，得到的云母粉待用。將玻璃粉和云母粉按照質(zhì)量配比(云母占70 % )進(jìn)行混料，研磨，得到混合粉末。在玻璃粉和云母粉混合物中加入4?5wt %的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，再次研磨，然后稱3.5g左右的配料粉體，放入模具內(nèi)，置于粉末壓片機(jī)上干壓成型，所用壓強(qiáng)為20MPa，保壓時(shí)間40s左右。干壓結(jié)束后立即進(jìn)行冷等靜壓成型。等靜壓前，將小條試樣分別小心放入橡膠手套內(nèi)，將橡膠手套抽真空后扎緊，然后置于冷等靜壓機(jī)中，以一定的升壓速度，加壓到120MPa后，保壓90s，然后取出。將成型后的試樣條放在馬弗爐中常壓燒結(jié)。燒結(jié)溫度1020°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，取出，即得到一種利用廢玻璃和尾礦制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，片狀，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 > 70%,CaO > 10%,Na20> 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料的云母與玻璃配比是云母占70%，其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4?5wt%。其中制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1020°C，保溫時(shí)間2h。
[0030]對這種可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料進(jìn)行性能測試:材料的密度為1.976gcnT3，抗折強(qiáng)度為 49.36MPa，電阻率 5.30 X 101° Ω.m。
【權(quán)利要求】
1.一種利用廢玻璃和金云母制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:該方法包括如下幾個(gè)步驟: (1)首先將廢玻璃反復(fù)清洗干凈，常溫自然晾干，然后破碎，粉碎，100目篩分，得到A料；對金云母進(jìn)行破碎，粉碎，100目篩分，得到B料。 (2)對A料和B料按不同質(zhì)量配比(云母占50?75%)進(jìn)行混料，研磨，得到C料。 (3)在C料中加入適量粘合劑，依次進(jìn)行干成型和冷等靜壓成型，得到D料。 (4)將D料在馬弗爐中進(jìn)行常壓燒結(jié)，制得可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的金云母是磷礦副產(chǎn)物，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的玻璃是廢瓶罐玻璃，主要成分為S12 >70%, CaO > 10%, Na2O > 10%，經(jīng)破碎、粉碎、篩分，粒徑在20?30 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料云母與玻璃的不同質(zhì)量配比是云母占50?75%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料成型要求如下，干壓成型壓力20MPa，保壓時(shí)間40s ;冷等靜壓成型壓力120MPa，保壓時(shí)間90s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料所用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，添加量為原料總量的4 ?5wt %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料及其制備方法，其特征在于:制備可加工性云母玻璃陶瓷絕緣材料燒結(jié)機(jī)制如下，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800C?1500°C，保溫時(shí)間2h，自然冷卻。
【文檔編號】C03C10/00GK104250067SQ201310495489
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】吳小文, 羅炳程, 曾誠, 郭金鑫 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）