酸基地聚物膠凝成型制備莫來石 -Zr0₂ 陶瓷

1前言

地質聚合物（簡稱地聚物）是一種以鋁硅酸鹽礦物作為原料通過堿/酸激發產生膠凝反應由體系內的 SiO₄ 四面體和 AlO₄ 四面體形成的無機聚合物材料[-3]。磷酸基地聚合物是 [SiO₄]⁴ 、 [AlO₄]^2- 和 [PO₄]^3- 結合組成一個三維網狀結構的凝膠，其基本單元為-Si-O-Al-O-P-O-4。相比堿激發地聚物凝膠，酸激發地聚物凝膠可快速凝固和硬化，實現材料的膠凝成型，且高溫下獲得更高的強度和更好的熱穩定性，已廣泛應用于無機泡沫、結構水泥、隔熱材料等[4.6-8]。

陶瓷材料經高溫煅燒進行相轉變以及燒結，從而獲得良好的良好力學性能。迄今，已有學者針對酸基地聚物膠凝成型制備 _Al2O3-SiO2 材料進行研究加熱相轉變-12]，發現：當加熱至 1150^°C 生成了莫來石、方石英和磷酸鋁晶相，磷酸鋁晶相形成有助于力學性能]。前期研究探索了酸基地聚物制備 Al₂O₃-SiO₂-CaO 材料[3]，高溫下生成了以鈣長石為主要晶相的耐火材料。但是，酸基地聚物制備 Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂ 材料尚未見報道。

利用鋯英石 （ZrSiO₄） ）和 Al₂O₃ 反應燒結制備莫來石-ZrO₂ 陶瓷，具有優異的抗蠕變性、抗剝落性和高機械強度，早已被廣泛研究[4.15]。

2ZrSiO₄+3Al₂O₃?2ZrO₃+3Al₂O₃?2SiO₂

因此，在高溫下鋯英石的分解并伴隨莫來石的生成，導致陶瓷材料難以獲得良好的燒結，通過添加成分以促進鋯英石的分解并改善燒結。Kljajevic[等人在堿基地聚物中添加了鋯英石，研究表明添加 10% 的鋯英石能夠提高地聚物的抗壓強度，但未涉及高溫燒結；課題組前期研究了堿基地聚物凝膠成型，在高溫下燒制獲得了自釉面陶瓷[18]。本文采用磷酸鹽激發地聚物進行膠凝成型，高溫燒成制備莫來石 -ZrO₂ 體系陶瓷，探討氧化鋯添加量、燒結溫度和保溫時間對磷酸鹽地聚物對鋯英石相轉變以及燒結性能的影響。……