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专利号: 2021102544363
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,采用挤出成型法,该方法包括如下步骤:(1)将分散剂、有机单体、交联剂加入到去离子水中混合配制成预混液;

(2)向预混液中分多次加入陶瓷粉体,球磨,配成固含量为70~90wt%的水基料体;

(3)过滤水基料体后,向料体中依次加入纯度为95%的单壁碳纳米管、粘结剂、增塑剂和表面活性剂,搅拌混合均匀得到浆料;

(4)将步骤(3)得到的浆料抽真空搅拌除气,然后加入引发剂,搅拌混合均匀;

(5)将步骤(4)得到的浆料通过直径为0.01~5mm的挤出孔挤出连续陶瓷光纤湿坯,将光纤湿坯干燥后进行煅烧排胶,煅烧后随炉降至室温;排胶机制为:在380℃保温8~10h,然后升温至600℃保温6~8h,最后升温至900℃保温6~8h;

(6)排胶后的陶瓷光纤素坯真空烧结后随炉降至室温,再在空气气氛下退火得到透明陶瓷光纤初品;

(7)采用轨道角动量为‑5~+5的飞秒激光涡旋光束对透明陶瓷光纤初品表面和端面进行抛光处理,得到陶瓷光纤成品。

2.根据权利要求1所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,分散剂为柠檬酸铵或聚丙烯酸;有机单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸中的一种,交联剂为N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺或硫代乙酰胺。

3.根据权利要求2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,分散剂含量为陶瓷粉体的1~5wt%,有机单体与交联剂的质量比为(10~20):1,有机单体与交联剂的总含量为陶瓷粉体的2~3wt%。

4.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,陶瓷粉体基质为MgAl2O4、MgO、AlON、Al2O3、MgF2、CaF2、Gd2O3、YAG中的一种;陶瓷粉体平均分四次加入预混液中,每次加完混合均匀,直至全部加完后进行滚筒球磨;球磨具体参数为:选用Al2O3球,球料比为(1~3):1,球磨时间8~12h,球磨转速120~160r/min。

5.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,粘结剂为聚乙烯醇、纤维素醚、丙烯酸乳液中的一种;增塑剂为丙三醇或聚乙二醇;表面活性剂为植物油或机油。

6.根据权利要求5所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,单壁碳纳米管、粘结剂、增塑剂和表面活性剂的含量分别为陶瓷粉体的0.5~10wt%、5~20wt%、1~5wt%、0.1~2wt%。

7.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,抽真空搅拌具体参数为:真空度为‑20~‑5Mpa,搅拌速度为1000~2000r/min,搅拌时间为3~10min。

8.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,引发剂是浓度均为20~30%的过硫酸铵水溶液或过硫酸钠水溶液,引发剂加入量为陶瓷粉体的0.1~5wt.%。

9.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,将光纤湿坯于20~50℃下干燥3~12h后进行煅烧排胶。

10.根据权利要求1或2所述的一种透明陶瓷光纤的制备方法,其特征在于,步骤(6)中,真空烧结工艺为1720~1780℃保温20~30h;退火工艺为1450~1500℃保温8~10h。