本發(fā)明屬于陶瓷材料領(lǐng)域，特別涉及一種防靜電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在我們?nèi)粘Ｉ钪徐o電現(xiàn)象是普遍存在的，雖然靜電可以用作靜電復(fù)印、靜電紡絲、靜電噴涂等工藝中，但是在石油化工、紡織、研磨粉碎、電子元器件等領(lǐng)域內(nèi)卻有潛在的危害。例如靜電聚集極易導(dǎo)致元器件損毀或爆炸等嚴(yán)重后果。在電子行業(yè)，美國每年因因靜電危害造成的損失高達(dá)100多億美元；英國多達(dá)20億英鎊；日本不合格電子器件中有45%是由靜電引起。在近年來快速發(fā)展的航空航天事業(yè)中，由于其處在高溫、高頻摩擦等苛刻環(huán)境中，就需要兼具優(yōu)異力學(xué)性能和防靜電性能的材料。

氧化鋁、氧化鋯等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)陶瓷材料有比金屬更優(yōu)異的耐磨損、耐腐蝕和高溫穩(wěn)定性，但在常溫下都是絕緣體，無法起到防靜電效果。另一些結(jié)構(gòu)陶瓷如SiC、ZrC、TiN、ZrN等雖然具有良好的導(dǎo)電性能，但是價(jià)格昂貴，制備工藝也比較復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化存在困難。樊東輝等用離子注入技術(shù)使ZrO₂陶瓷體積電阻率降低至2.14W·cm，但是離子注入使陶瓷基體破壞，且其成本較高。半導(dǎo)體TiO₂瓷具有靜電耗散功能，廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)，但其抗彎強(qiáng)度低，且其耐磨性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種防靜電陶瓷材料及其制備方法，通過添加多種化學(xué)成分在陶瓷工藝過程中，制備出耐磨性高、抗彎強(qiáng)度高且防靜電性能好的陶瓷材料。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種防靜電陶瓷材料，包含如下重量組份的各物質(zhì)：氧化鋯40-60份、氧化鋁2-5份、氧化銅3-6份、石英砂2-6份、聚丙烯10-25份、聚乙烯亞胺4-8份、5-羧基吡咯烷酮1-4份、二丁醚12-15份、烯丙苯噻唑4-7份、酞酸二乙酯10-20份。

進(jìn)一步的，所述氧化鋯45-52份、氧化鋁3-4份、氧化銅3-5份、石英砂2-4份、聚丙烯15-20份、聚乙烯亞胺5-7份、5-羧基吡咯烷酮2-4份、二丁醚13-15份、烯丙苯噻唑4-6份、酞酸二乙酯15-20份。

進(jìn)一步的，所述氧化鋯48份、氧化鋁3.5份、氧化銅4份、石英砂3份、聚丙烯18份、聚乙烯亞胺6份、5-羧基吡咯烷酮3份、二丁醚14份、烯丙苯噻唑5份、酞酸二乙酯18份。

一種防靜電陶瓷材料的制備方法，步驟如下：

（1）將氧化鋯40-60份和石英砂2-6份粉碎至100-150目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮1-4份和二丁醚12-15份，在溫度50-70℃下，以速率250-350r/min攪拌反應(yīng)20-30min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺4-8份和酞酸二乙酯10-20份，升高溫度至100-130℃，保溫反應(yīng)30-50min；

（3）隨后加入粉碎至80-100目的氧化鋁2-5份和氧化銅3-6份混合物、聚丙烯7-12份、烯丙苯噻唑4-7份，在溫度140-150℃，以速率600-800r/min攪拌反應(yīng)25-35min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率10-20℃/min升高溫度至1200-1300℃，反應(yīng)0.5-1.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

進(jìn)一步的，步驟（1）中溫度為65℃，以速率300r/min攪拌反應(yīng)25min。

進(jìn)一步的，步驟（2）中溫度為120℃，保溫反應(yīng)40min。

進(jìn)一步的，步驟（3）中在溫度145℃以速率650r/min攪拌反應(yīng)30min；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率15℃/min升高溫度至1250℃，反應(yīng)1h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

本發(fā)明所述一種防靜電陶瓷材料的制備方法，通過加酞酸二乙酯、烯丙苯噻唑提高陶瓷材料的綜合性能，且利用氧化鋁、氧化銅和聚丙烯將制備碳納米管和陶瓷材料成型過程在一步反應(yīng)中同時(shí)進(jìn)行，簡化工藝步驟、節(jié)約能源，并和聚乙烯亞胺共同提高陶瓷材料的防靜電性能，最終獲得機(jī)械性能和防靜電性能均優(yōu)良的新型陶瓷材料。該陶瓷材料的表面電阻率為0.9-1.2×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1100-1300N/mm²。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

（1）將氧化鋯40份和石英砂2份粉碎至100目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮1份和二丁醚12份，在溫度50℃下，以速率250r/min攪拌反應(yīng)20min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺4份和酞酸二乙酯10份，升高溫度至100℃，保溫反應(yīng)30min；

（3）隨后加入粉碎至80目的氧化鋁2份和氧化銅3份混合物、聚丙烯7份、烯丙苯噻唑4份，在溫度140℃，以速率600r/min攪拌反應(yīng)25min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率10℃/min升高溫度至1200℃，反應(yīng)0.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為1.2×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1100N/mm²。

對(duì)比例1

（1）將氧化鋯40份粉碎至100目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮1份和二丁醚12份，在溫度50℃下，以速率250r/min攪拌反應(yīng)20min；

（2）隨后加入粉碎至80目的氧化鋁2份和氧化銅3份混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率10℃/min升高溫度至1200℃，反應(yīng)0.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為3×10⁸Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為950N/mm²。

實(shí)施例2

（1）將氧化鋯60份和石英砂6份粉碎至150目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮4份和二丁醚15份，在溫度70℃下，以速率350r/min攪拌反應(yīng)30min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺8份和酞酸二乙酯20份，升高溫度至130℃，保溫反應(yīng)50min；

（3）隨后加入粉碎至100目的氧化鋁5份和氧化銅6份混合物、聚丙烯12份、烯丙苯噻唑7份，在溫度150℃，以速率800r/min攪拌反應(yīng)35min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率20℃/min升高溫度至1300℃，反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為1.15×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1150N/mm²。

對(duì)比例2

（1）將氧化鋯60份和石英砂6份粉碎至150目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮4份和二丁醚15份，在溫度70℃下，以速率350r/min攪拌反應(yīng)30min；

（2）隨后加入粉碎至100目的氧化鋁5份和氧化銅6份混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率20℃/min升高溫度至1300℃，反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為8×10⁸Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為890N/mm²。

實(shí)施例3

（1）將氧化鋯45份和石英砂2份粉碎至100目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮4份和二丁醚13份，在溫度50℃下，以速率250r/min攪拌反應(yīng)20min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺5份和酞酸二乙酯15份，升高溫度至100℃，保溫反應(yīng)30min；

（3）隨后加入粉碎至80目的氧化鋁3份和氧化銅3份混合物、聚丙烯15份、烯丙苯噻唑4份，在溫度140℃，以速率600r/min攪拌反應(yīng)25min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率10℃/min升高溫度至1200℃，反應(yīng)0.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為1.10×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1200N/mm²。

實(shí)施例4

（1）將氧化鋯52份和石英砂4份粉碎至150目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮2份和二丁醚15份，在溫度70℃下，以速率350r/min攪拌反應(yīng)30min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺7份和酞酸二乙酯20份，升高溫度至130℃，保溫反應(yīng)50min；

（3）隨后加入粉碎至100目的氧化鋁4份和氧化銅5份混合物、聚丙烯20份、烯丙苯噻唑6份，在溫度150℃，以速率800r/min攪拌反應(yīng)35min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率20℃/min升高溫度至1300℃，反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為1.0×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1250N/mm²。

實(shí)施例5

（1）將氧化鋯48份和石英砂3份粉碎至150目，充分混合后加入5-羧基吡咯烷酮3份和二丁醚14份，在溫度65℃下，以速率300r/min攪拌反應(yīng)25min；

（2）隨后加入聚乙烯亞胺6份和酞酸二乙酯18份，升高溫度至120℃，保溫反應(yīng)40min；

（3）隨后加入粉碎至90目的氧化鋁3.5份和氧化銅4份混合物、聚丙烯18份、烯丙苯噻唑5份，在溫度145℃，以速率650r/min攪拌反應(yīng)30min，得到混合物；將混合物干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以速率15℃/min升高溫度至1250℃，反應(yīng)1h；待反應(yīng)冷卻后即可得到所述防靜電陶瓷材料。

該陶瓷材料的表面電阻率為0.9×10³Ω/cm，抗彎強(qiáng)度為1300N/mm²。

本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。