本发明属于釉料,具体涉及一种高强度电瓷釉及其制备方法。
背景技术:
1、电瓷是一类工业用陶瓷,主要指应用于电力工业系统的绝缘陶瓷,包括各种线路绝缘子瓷和电站电器用绝缘子瓷,以及其他带电体隔离或支持用的绝缘陶瓷。电瓷釉作为电瓷表面的釉质层,对电瓷的电绝缘性、化学稳定性、机械强度等具有决定性作用。电瓷釉层在风沙恶劣环境容易发生磨损,一旦釉层遭到破坏,输电损耗将剧烈增加,甚至出现漏电危险。
2、为改善电瓷釉的耐磨性能,制备高强度的电瓷釉,可以通过调整釉料的配方,或者增加难熔物质提升耐磨性,例如申请号为cn101844937a的专利申请公开了一种适应于高严寒地区使用的高压电瓷釉及其制备方法,将硅酸锆氧化物或者稀土元素氧化物粒径控制在5μm以下,均匀的分布在釉中,有利于热稳定性的提高和增强釉的表面硬度。该申请中通过调整釉料配方、增加难熔组分含量的方法,但该申请在提高耐磨性的同时需要提高烧成温度,能耗增大、成本增加,另外,5μm以下的硅酸锆氧化物或者稀土元素氧化物的分散效果较差,容易对釉料整体的性能产生影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高强度电瓷釉及其制备方法,以解决电瓷釉耐磨性较差的问题。
2、一种高强度电瓷釉,包括基础电瓷釉料、耐磨添加剂和分散剂,所述耐磨添加剂包括氧化铝-氧化钇复合粉体和氧化石墨烯;
3、所述分散剂的添加量为高强度电瓷釉干重的0.1%-0.3%;
4、所述耐磨添加剂的添加量为高强度电瓷釉干重的4%-8%。
5、进一步地,所述耐磨添加剂的粒径≤5μm。
6、进一步地,所述氧化铝-氧化钇复合粉体和氧化石墨烯的质量比为8:0.1。
7、进一步地,所述氧化铝-氧化钇复合粉体通过如下步骤制备:
8、将氧化铝加入磷酸溶液中搅拌,经过固液分离,真空干燥后,加入去离子水中,添加聚丙烯酸铵分散剂超声分散后加入硝酸钇,搅拌分散后,加入氨水调节体系ph值为9,继续搅拌,反应结束后,经过离心、洗涤、干燥研磨过筛得到氧化铝-氧化钇复合粉体。
9、进一步地,氧化铝-氧化钇复合粉体中氧化钇的质量分数为8%-10%。
10、进一步地,所述分散剂通过如下步骤制备:
11、以丙烯酸甲酯、二乙烯三胺为原料,甲醇为反应介质,向二乙烯三胺的甲醇溶液中缓慢滴加丙烯酸甲酯,发生michael加成反应生成超支化聚酰胺-胺;丙烯酸甲酯和二乙烯三胺的摩尔比为1:1.1;将得到的超支化聚酰胺-胺和甲醇混合,超声分散后,加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷加热反应(在80℃下加热反应24h),反应结束后,真空干燥(温度设定为40℃,真空度为-0.09mpa,干燥)得到分散剂前驱体;3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的添加量和二乙烯三胺的摩尔比为0.5:1;
12、将分散剂前驱体加入甲酸水溶液中,在温度为60℃条件下,搅拌反应24h。在酸性条件下,分散剂前驱体中的-si-o-ch3(来源于3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)发生水解-si-oh,大分子的分散剂不仅可以提高石墨烯、氧化铝-氧化钇复合粉体等材料的分散性,而且水解后生成的-si-oh具有固定作用,提高分散效果。
13、进一步地,滴加过程中,控制温度范围为10-25℃,滴定完后反应温度为60℃反应1h,100℃反应2h,120℃反应2h;
14、甲酸水溶液的浓度为0.1mol/l;
15、所述分散剂前驱体和甲酸水溶液的用量比为1g:20ml。
16、进一步地,所述基础电瓷釉料为棕釉、白釉中的任意一种或两种按任意配比的组合。
17、一种高强度电瓷釉的制备方法,包括如下步骤:
18、按照干重,将电瓷釉料、耐磨添加剂和分散剂加水混合,球磨得到一种高强度电瓷釉。
19、进一步地,球磨后过100目筛;加水结束后静置消除釉浆中的气泡。
20、本发明的有益效果:
21、本发明提供了一种高强度电瓷釉,该高强度电瓷釉包括基础电瓷釉料、耐磨添加剂和分散剂,本发明中以氧化铝-氧化钇复合粉体和氧化石墨烯作为耐磨添加剂提升釉面性能。本发明中的氧化铝-氧化钇复合粉体可以与基础电瓷釉料中氧化镁、氧化铁和二氧化硅(来源于钾长石、石英和高岭土等矿石原料)反应生成堇青石相,提高耐磨性能。其中氧化石墨烯可以诱导析出二氧化硅,促进堇青石相的生成,进一步提升耐磨性。
22、本发明中的耐磨添加剂为氧化铝-氧化钇复合粉体,相对于常规氧化铝和氧化钇混合,本发明中先利用化学沉淀法对氧化铝进行处理后,再添加进釉料中,不仅便于耐磨添加剂的分散,而且更有利于在烧结过程中形成低共熔相,促进物质间的扩散迁移,进一步促进试样的致密化,提高釉面的性能。
23、本发明中为进一步改善高强度电瓷釉的性能添加了分散剂,该分散剂是以超支化聚酰胺-胺为核,与3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷反应后制得,具有良好的分散性,而且通过该分散剂可以引入硅元素,提高釉面烧结后的性能。
1.一种高强度电瓷釉,其特征在于,包括基础电瓷釉料、耐磨添加剂和分散剂,所述耐磨添加剂包括氧化铝-氧化钇复合粉体和氧化石墨烯;
2.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,所述耐磨添加剂的粒径≤5μm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,所述氧化铝-氧化钇复合粉体和氧化石墨烯的质量比为8:0.1。
4.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,所述氧化铝-氧化钇复合粉体通过如下步骤制备:
5.根据权利要求4所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,氧化铝-氧化钇复合粉体中氧化钇的质量分数为8%-10%。
6.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,所述分散剂通过如下步骤制备:
7.根据权利要求6所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,滴加过程中,控制温度范围为10-25℃,滴定完后反应温度为60℃反应1h,100℃反应2h,120℃反应2h;
8.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉,其特征在于,所述基础电瓷釉料为棕釉、白釉中的任意一种或两种按任意配比的组合。
9.根据权利要求1所述的一种高强度电瓷釉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的一种高强度电瓷釉的制备方法,其特征在于,球磨后过100目筛;加水结束后静置消除釉浆中的气泡。