一种多晶莫来石纤维模块及制备方法与流程

1.本发明涉及多晶莫来石纤维模块制造技术领域，具体是一种多晶莫来石纤维模块及制备方法。


背景技术：

2.多晶莫来石纤维是一种优异的超轻质高温耐火纤维和复合材料的增强材料，是整个al2o3-sio2系陶瓷纤维中的一种，由莫来石微晶体构成，集晶体材料和纤维材料特性于一体，使用温度在1500-1700℃，高出玻璃态纤维200-400℃，具有耐高温、耐腐蚀、比重小、熔点高、抗热震性好、热导率低和高温强度大等优点，广泛应用于铸造、冶金、机械、陶瓷、建材、航天航空等领域。开发利用多晶莫来石纤维的优点，通过现代化学物理方法改性多晶莫来石纤维导电的新功能，可以进一步拓展多晶莫来石纤维的应用范围，已成为多晶莫来石纤维领域一个极为重要的研究方向。
3.但是现有多晶莫来石纤维制备过程复杂，不易控制反应速率兼有原材料成本较高，不适于工业化生产，并且现有的多晶莫来石纤维模块大多由多个小模块的小块模块叠加而成，这就导致模块之间就存在大大小小的缝隙，在使用过程时，由于温度的变化，会使得缝隙变大，而且由于很多缝隙的存在，使得保持热量的效果减落，造成燃料的浪费和产品的瑕疵。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多晶莫来石纤维模块及制备方法，改善了多晶莫来石纤维的室温和高温力学性能。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括模块本体、连接板一、连接板二、耐热钢条、连接柱和分隔筋条，所述模块本体由多晶莫来石纤维制成，所述模块本体的右侧壁上固定安装有连接板一，同时模块本体的左侧壁上固定安装有连接板二，通过连接板一和连接板二将左右相邻的两个模块本体连接在一起，并且模块本体的内部贯穿设置有多个耐热钢板，耐热钢板的左右两端分别和连接板一以及连接板二的侧壁连通在一起，同时耐热钢板的上表面从模块本体的顶部伸出，并且耐热钢板的之间设置有多根分隔筋条，分隔筋条从耐热钢板之间穿过，通过多个分隔筋条和多个耐热钢板隔成多个安装槽，同时模块本体的下表面固定安装有多个安装凸块，安装凸块采用导热金属材料制成，并且安装凸块的尺寸和安装槽的尺寸相同，从而将两块模块本体扣合在一起，其中安装凸块有效的限制了上下两块模块本体之间发生水平滑动。
6.作为本发明进一步的方案：所述模块本体前端侧壁上设置有多根连接柱，连接柱的尾部伸入模块本体的内部和耐热钢板连接在一起，其中连接柱同样采用钢材制成，并且模块本体的后端侧壁上开设有多个连接孔，连接孔的尾部和最近的耐热钢板连通在一起，其中连接孔的直径和连接柱的直径相同，从而将前后两个模块本体插接在一起。
7.作为本发明进一步的方案：所述连接板一远离模块本体的侧壁上固定安装有一对
连接块一，并且一对连接块一的中间位置固定安装有连接块二，同时连接板二远离模块本体的侧壁上对称开设有连接槽一，连接槽一和连接块一的尺寸相同，并且一对连接槽一之间开设有连接槽二，连接槽二的尺寸和连接块二的尺寸相同，从而将连接块一和连接块二对应扣合在连接槽一以及连接槽二内。
8.作为本发明进一步的方案：所述连接板一和连接板二的高度低于模块本体的高度，同时连接块一和连接板二的顶部扣合有盖板，盖板的上表面和模块本体的上表面在同一条水平面上，通过盖板完成对模板本体连接处的密封。
9.作为本发明进一步的方案：所述连接块一的端部设置成矩形，同时连接块一的尾部设置成梯形，并且连接块一的尾部直径小于连接块一的端部直径，所述连接块二设置成圆形。
10.作为本发明进一步的方案：所述连接块一的内部开设有矩形孔，并且连接块二的内部开设有盲孔，同时盖板的下表面固定安装有一对矩形块，矩形块的尺寸和矩形孔的直径相同，并且一对矩形块的之间固定安装有圆柱，圆柱的尺寸和盲孔的尺寸相同。
11.作为本发明进一步的方案：所述相邻的两个模块本体扣合在一起时，将粘黏胶注入矩形孔和盲孔内，然后将盖板扣合在连接板一和连接板二的顶部，此时矩形柱和圆柱挤压矩形孔以及盲孔内的粘黏胶，将粘黏胶挤压至模块本体的连接缝隙内，完成对模块本体的密封连接。
12.作为本发明进一步的方案：所述多晶莫来石纤维的制备方法如下：
13.(1)先用剪切机将多晶莫来石纤维剪短为颗粒状纤维，过40目筛子，反复过筛至不再有渣球筛出为止，然后按照固液比1:100将多晶莫来石纤维放入弱酸性混合溶液中进行浸泡清洗2～3h，然后将溶液导入高速分散机中进行高速旋转，其中高度分散机以2500r/min的转速对溶液分散10min，将上面的悬浮液取出烘干得到单根纤维；
14.(2)将单根纤维安装固液比1:70放入强氧化性溶液中，对强氧化溶液导入加热釜中，90～100℃加热0.5h，然后进行水浴恒温保温，水温为70℃，并且搅拌3h，加热完成后用超声波发生器进出超声处理2h，超声波发生器的工作功率为300w，处理完成后过滤得到母液；
15.(3)将母液和蒸馏水按照1:5的比例混合在一起，在2000r/min的转速下进行搅拌混合3h，然后加入相当于多晶莫来石质量10％的丙烯酰胺，在1000r/min的转速下进行搅拌混合1h，在依加入正硅酸乙酯和甲醇，其中正硅酸乙酯和甲醇的摩尔比保持1:1.5，并且正硅酸乙酯以及甲醇的用量和丙烯酰胺的50％，水浴加热至60℃，在500r/min的转速下搅拌反应4h，再在200w的功率下微波处理3h，抽滤，滤渣用蒸馏水洗涤至滤液不含氯离子，在60～70℃下抽真空浓缩至一定粘度，再在70℃下活化3h，得到多晶莫来石纤维前驱体溶胶；
16.(4)将多晶莫来石纤维前驱体溶胶倒入提前制造好的模具内，搅拌使其均匀分散，以此加入两滴过硫酸铵水溶液，一滴四甲基乙二胺水溶液，密封后在60℃下保温30min，期间摇动两次，避免粘黏在模具的侧壁上，使其凝胶，将得到的凝胶纤维55～65℃干燥24h，900～1600℃下热处理2h，得到所需要的多晶莫来石纤维模块。
17.作为本发明再进一步的方案：所述弱酸性混合溶液由乙醇和丙酮混合而成，其中乙醇和丙酮的体积比为1:2。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法制备的多晶莫来石纤维相对
于现有技术而言，制备时间短、同时原料价格便宜，采用溶胶-凝胶法，得到的多晶莫来石纤维材料具有力学性能好，电导率高，耐高温性好，抗热震性好，耐腐蚀性好，热导率低的优点，具有更加广泛的应用范围；同时本发明的多晶莫来石纤维模块本体的两端设置有连接板一、连接板二、连接柱和分割筋条，通过连接板一和连接板二将左右相邻的两个模块本体连接在一起，保证了模块本体连接的稳定性，同时两块模块本体通过凸块扣合在安装槽内，避免模块本体进行水平滑动，并且连接柱将相邻的两个模块本体内部的耐热钢板连接在一起，有效的增加了多晶莫来石纤维模板的整体耐热性能。
附图说明
19.图1为本发明的俯视结构示意图图。
20.图2为本发明的连接侧视图。
21.图3为本发明的盖板结构示意图。
22.如图所示：1、模块本体，2、连接板一，21、连接块一，22、连接块二，23、矩形孔，24、盲孔，3、连接板二，31、连接槽一，32、连接槽二，4、耐热钢板，5、连接柱，6、连接孔，7、分隔筋条，8、安装槽，9、安装凸块，10、盖板，11、矩形块，12、圆柱。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.请参阅图1～3，本发明实施例中，一种多晶莫来石纤维模块，包括模块本体1、连接板一2、连接板二3、耐热钢条4、连接柱5和分隔筋条7，所述模块本体1由多晶莫来石纤维制成，其中多晶莫来石纤维具有较好的高温力学强度、抗蠕变特性、热稳定性和化学稳定性，还具有较低的密度、热膨胀系数及导热系数和电导率，同时还有良好的介电性能，所述模块本体1的右侧壁上固定安装有连接板一2，同时模块本体1的左侧壁上固定安装有连接板二3，通过连接板一2和连接板二3将左右相邻的两个模块本体1连接在一起，并且模块本体1的内部贯穿设置有多个耐热钢板4，耐热钢板4的左右两端分别和连接板一2以及连接板二3的侧壁连通在一起，通过耐热钢板4增加了模块本体1的支撑强度，避免模块本体1承受的压力过大，导致模块本体1发生弯曲，影响模板本体1的正常使用，同时耐热钢板4的上表面从模块本体1的顶部伸出，并且耐热钢板4的之间设置有多根分隔筋条7，分隔筋条7从耐热钢板4之间穿过，通过多个分隔筋条7和多个耐热钢板4隔成多个安装槽8，同时模块本体1的下表面固定安装有多个安装凸块9，安装凸块9采用导热金属材料制成，并且安装凸块9的尺寸和安装槽8的尺寸相同，从而将两块模块本体1扣合在一起，其中安装凸块9有效的限制了上下
两块模块本体1之间发生水平滑动，同时模块本体1前端侧壁上设置有多根连接柱5，连接柱5的尾部伸入模块本体1的内部和耐热钢板4连接在一起，其中连接柱5同样采用钢材制成，并且模块本体1的后端侧壁上开设有多个连接孔6，连接孔6的尾部和最近的耐热钢板4连通在一起，其中连接孔6的直径和连接柱5的直径相同，从而将前后两个模块本体1插接在一起，同时连接柱5将相邻的两个模块本体1内部的耐热钢板4连接在一起，有效的增加了多晶莫来石纤维模板的整体耐热性能。
26.其中，所述多晶莫来石纤维的制备方法如下：
27.(1)先用剪切机将多晶莫来石纤维剪短为颗粒状纤维，过40目筛子，反复过筛至不再有渣球筛出为止，然后按照固液比1:100将多晶莫来石纤维放入弱酸性混合溶液中进行浸泡清洗2～3h，然后将溶液导入高速分散机中进行高速旋转，其中高度分散机以2500r/min的转速对溶液分散10min，将上面的悬浮液取出烘干得到单根纤维；
28.(2)将单根纤维安装固液比1:70放入强氧化性溶液中，对强氧化溶液导入加热釜中，90～100℃加热0.5h，然后进行水浴恒温保温，水温为70℃，并且搅拌3h，加热完成后用超声波发生器进出超声处理2h，超声波发生器的工作功率为300w，处理完成后过滤得到母液；
29.(3)将母液和蒸馏水按照1:5的比例混合在一起，在2000r/min的转速下进行搅拌混合3h，然后加入相当于多晶莫来石质量10％的丙烯酰胺，在1000r/min的转速下进行搅拌混合1h，在依加入正硅酸乙酯和甲醇，其中正硅酸乙酯和甲醇的摩尔比保持1:1.5，并且正硅酸乙酯以及甲醇的用量和丙烯酰胺的50％，水浴加热至60℃，在500r/min的转速下搅拌反应4h，再在200w的功率下微波处理3h，抽滤，滤渣用蒸馏水洗涤至滤液不含氯离子，在60～70℃下抽真空浓缩至一定粘度，再在70℃下活化3h，得到多晶莫来石纤维前驱体溶胶；
30.(4)将多晶莫来石纤维前驱体溶胶倒入提前制造好的模具内，搅拌使其均匀分散，以此加入两滴过硫酸铵水溶液，一滴四甲基乙二胺水溶液，密封后在60℃下保温30min，期间摇动两次，避免粘黏在模具的侧壁上，使其凝胶，将得到的凝胶纤维55～65℃干燥24h，900～1600℃下热处理2h，得到所需要的多晶莫来石纤维模块。
31.其中，所述连接板一2远离模块本体1的侧壁上固定安装有一对连接块一21，并且一对连接块一21的中间位置固定安装有连接块二22，同时连接板二3远离模块本体1的侧壁上对称开设有连接槽一31，连接槽一31和连接块一21的尺寸相同，并且一对连接槽一31之间开设有连接槽二32，连接槽二32的尺寸和连接块二22的尺寸相同，从而将连接块一21和连接块二22对应扣合在连接槽一31以及连接槽二32内，保证了模块本体1连接的牢固性，所述连接板一2和连接板二3的高度低于模块本体1的高度，同时连接块一2和连接板二3的顶部扣合有盖板10，盖板10的上表面和模块本体1的上表面在同一条水平面上，通过盖板10完成对模板本体1连接处的密封。
32.优选的，所述连接块一21的端部设置成矩形，同时连接块一21的尾部设置成梯形，并且连接块一21的尾部直径小于连接块一21的端部直径，从而使得连接块一21只可扣和在连接槽一31，避免连接块一21在连接槽一31内进行水平滑动，保证了模块本体1连接的稳定性，所述连接块二22设置成圆形，将连接块二22和连接块一21设置成不同的形状，便于对相邻两个模块本体1进行定位，模板本体1的安装更加方便。
33.优选的，所述连接块一21的内部开设有矩形孔23，并且连接块二22的内部开设有
盲孔24，同时盖板10的下表面固定安装有一对矩形块11，矩形块11的尺寸和矩形孔23的直径相同，并且一对矩形块11的之间固定安装有圆柱12，圆柱12的尺寸和盲孔24的尺寸相同，当相邻的两个模块本体1扣合在一起时，将粘黏胶注入矩形孔23和盲孔24内，然后将盖板10扣合在连接板一2和连接板二3的顶部，此时矩形柱11和圆柱12挤压矩形孔23以及盲孔24内的粘黏胶，将粘黏胶挤压至模块本体1的连接缝隙内，完成对模块本体1的密封连接，采用这种连接方式，有效的避免粘黏胶的涂抹不均匀，模块本体1的连接处更加平整。
34.优选的，所述弱酸性混合溶液由乙醇和丙酮混合而成，其中乙醇和丙酮的体积比为1:2。
35.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。