CN102617180A - 一种多孔泡沫陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔泡沫陶瓷及其制备方法，该陶瓷主要由如下原料制成：长石45%-65%、玻璃粉10%-25%、白胶泥或高铝粘土15%-30%、碳化硅0.05%-1%。制备时，首先进行称料，再加水得到料浆；然后对料浆进行球磨，烘干，破碎；最后在1200℃-1300℃进行高温烧结，冷却即可。本发明中所用原料价格低廉、无污染，工艺流程简单，实用性强，能降低生产成本；基体以长石类熔剂性原料为主，再引入玻璃粉等低熔点原料，以较大限度地降低材料的始熔温度；多孔泡沫陶瓷的热传导率低，与保温砂浆相当，隔热性能好，可充当外墙保温系统的隔热保温材料；同时,在恶劣气候条件下不变形、不老化、不开裂，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温发泡陶瓷，具体说是一种多孔泡沫陶瓷及其制备方法，属于无机非金属材料合成技术领域。
背景技术
目前，对于建筑材料人们不仅关注其保温性能，而对其他性能，如隔声、耐火、装饰效果等也提出越来越高的要求。高温发泡陶瓷具有以上各项优点，与目前各类多孔陶瓷在材质及呈孔机理等方面不尽相同。它是一种经高温烧成、体内具有大量彼此相通或闭合气孔的陶瓷材料，具有低密度、抗腐蚀、耐高温及良好的隔热性能，同时具有与水泥制品相容性好，吸水率低等优点。
泡沫陶瓷的传统制备方法有挤压成型、颗粒堆积法、有机泡沫浸渍法、发泡法、添加造孔剂法、溶胶----凝胶法、凝胶注模法、冷冻干燥法、水热---静压法、自蔓延高温烧结法、脉冲电流烧结法等。
但是目前高温发泡陶瓷的工艺技术原理复杂，而且生产工艺流程不易于控制，所使用的原材料不易取得，从而增加了生产成本。
由现有工艺得到的发泡陶瓷的气孔分布不均，且闭气孔孔隙率低，一般在60%到70%之间。材料的整体质量较大，保温隔热性能不佳，同时影响成品的强度等力学性能。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能降低生产成本、闭孔孔隙率高达70%以上的多孔泡沫陶瓷。
本发明的另一目的在于提供一种操作简单且易于工艺控制的多孔泡沫陶瓷的制备方法。
技术方案：为了解决上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种多孔泡沫陶瓷，包括如下重量份数的组分：长石45%-65%、玻璃粉10%-25%、白胶泥或高铝粘土15%-30%、碳化硅0.05%-1%，以上百分数均为质量百分数。
为了在材料内部呈现密集的闭孔气孔,在原料组分中，材料基体是以长石作为主要熔剂性原料，玻璃粉作为低熔点原料、白胶泥或高铝粘土作为塑性原料。引入碳化硅作高温发泡剂，并在原料的软化熔融温度范围内烧制。
为了解决上述另一目的，上述多孔泡沫陶瓷的制备方法，首先将原料按配好的比例进行称料，再在原料中并加入基料原料总重量的50%的水得到料浆；然后对料浆进行球磨，球磨，至料浆细度达到在0.083-0.09mm以下，将球磨后的浆料料浆在105℃-110℃温度下烘干，再进行破碎；最后将破碎后得到的粉料在温度为1200℃-12401300℃进行高温烧制，即得到所述多孔泡沫陶瓷。
所述高温烧制是在248米连续式隧道窑中进行的。
本发明多孔泡沫陶瓷的制备方法中，在高温下材料基体与发泡剂相互共熔，发生化学反应，生成挥发性气体。通过控制烧成温度、时间，保证共熔化学反应的挥发性气体量在恒定范围内，使共熔反应平缓进行。由于材料基体的高黏度性质，气体的挥发引起材料整体膨胀，随着烧成温度的降低，熔体中气体挥发后的“熔洞”保存下来，材料内部呈现密集的闭孔气孔，最终获得了多气孔、轻质的材料结构。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：能降低生产成本；所用原料均为现有的普通陶瓷矿物原料；基体以长石类熔剂性原料为主，因为长石是熔剂性较廉价的普通陶瓷原料，再引入适量玻璃粉等作为低熔点原料，以较大限度地降低材料的始熔温度。选用的碳化硅为发泡剂，利用SiC与自由氧反应产生CO2 气体，此反应温度在800℃-1140℃之间，恰好是材料基体软化温度范围，故可得到理想的气泡效果。碳化硅细度在320目以上，颗粒度越细，对提高碳化硅在坯体分散度越有利，越能保证材料发泡膨胀的均一性，采用碳化硅作为发泡剂，获得具有闭孔孔隙率高达70%以上的多孔泡沫陶瓷。本发明多孔泡沫陶瓷的热传导率低，与保温砂浆相当，隔热性能好，可充当外墙保温系统的隔热保温材料；同时,在阳光暴晒、冷热剧变 、风雨交加等恶劣气候条件下不变形、不老化、不开裂，性能稳定。
具体实施方式
本发明多孔泡沫陶瓷的制备方法是用低廉的普通陶瓷熔剂性原料长石为主要原料、玻璃粉作为低熔点原料、白胶泥或高铝粘土作为塑性原料、废弃的棚板碳化硅作为发泡剂，采用高温发泡法，获得闭孔孔隙率高达70%以上的泡沫陶瓷，工艺步骤为：
1.原料准备
长石：湖南临湘的钾长石，工业纯，粒径78μm，
玻璃粉：河北廊坊，其化学组成及质量百分数分别是SiO2占65%-75%，Al2O3占1%-2%，CaO+MgO占10%-20%，Na2O+K2O占10%-20%,其余铁、钛、硫等氧化物占0.6%左右；
白胶泥：选取优质白胶泥，其化学组成及质量百分数是SiO2占60%-65%，Al2O3占20%-26%，CaO+MgO占0.2%-0.6%，Na2O+K2O占1.2%-2.5%；
高铝粘土：选取优质高铝粘土，其化学组成及质量百分数是SiO2占20%-30%，Al2O3占40%-47%，CaO+MgO占0.4%-0.9%，Na2O+K2O占0.3%-0.5%
碳化硅：废弃的棚板碳化硅经破碎，粒径320目以上。
2.配料、球磨
将原料按照质量百分比为长石45%-65%、玻璃粉10%-25%、白胶泥或高铝粘土15%-30%、碳化硅0.05%-1%，进行混合，湿法球磨10h-17h后料浆细度在0.09mm以下 。
3.料浆干燥、破碎
将料浆在烘房内烘干，烘房温度在105℃-110℃得到含水量为1.7%以下的干料，再将干料进行破碎得到粉料。
4.高温烧制
将粉料装框，在248米连续式隧道窑内，在空气气氛下，1200℃-1300℃条件下烧结。具体烧成制度为：0℃-200℃加热0.7-0.85h，200℃-600℃加热1.5-2h，600℃-1000℃加热3-4h，1000℃-1300℃加热9-10h，然后在1200℃-1300℃时保温0.5-3h烧结。
通过控制烧成温度、时间，保证共熔化学反应的挥发性气体量在恒定范围内，使共熔反应平缓进行。由于材料基体的高黏度性质，气体的挥发引起材料整体膨胀，随着烧成温度的降低，熔体中气体挥发后的“熔洞”保存下来，材料内部呈现密集的闭孔气孔，最终获得了多气孔、轻质的材料结构。
5.冷却：自然冷却至室温，即得到多孔泡沫陶瓷。
下面的实施例是按照上述工艺步骤进行制备的，并通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1：选取长石52%，玻璃粉25%，白胶泥22%，碳化硅1%（过320目筛），混合，湿法球磨15h后料浆细度在0.09mm以下，经干燥、破碎成粉末后，在空气气氛下，1300℃，保温1小时的条件下烧结，冷却即得到多孔泡沫陶瓷。经GB 10294,GB/T 9641等方法检测，得到如下结果：获得的多孔泡沫陶瓷闭孔孔隙率达75%，孔径4mm,均匀分布。陶瓷导热系数小于0.1W/(m.k),抗拉强度大于0.25MPa 。
实施例2：选取长石65%，玻璃粉19%，白胶泥15%，碳化硅1%（过320目筛），混合，湿法球磨13h后料浆细度在0.09mm以下，经干燥、破碎成粉末后，在空气气氛下，1250℃，保温2小时的条件下烧结，冷却即得到多孔泡沫陶瓷。 经GB 10294,GB/T 9641检测，得到如下结果：获得的多孔泡沫陶瓷闭孔孔隙率达78%，孔径4.6mm,均匀分布。陶瓷导热系数小于0.08W/(m.k)，抗拉强度大于0.2MPa 。
实施例3：选取长石50%，玻璃粉25%，高铝粘土24%，碳化硅1%（过320目筛），混合，湿法球磨17h后料浆细度在0.09mm以下，经干燥、破碎成粉末后，在空气气氛下，1280℃，保温1小时的条件下烧结，冷却即得到多孔泡沫陶瓷。经GB 10294,GB/T 9641检测，得到如下结果：获得的多孔泡沫陶瓷闭孔孔隙率达70%，孔径4.5mm,均匀分布。陶瓷导热系数小于0.08W/(m.k)，抗拉强度大于0.26MPa 。
实施例4：选取长石45%，玻璃粉25%，高铝粘土29.5%，碳化硅0.5%（过320目筛），混合，湿法球磨10h后料浆细度在0.09mm以下，经干燥、破碎成粉末后，在空气气氛下，1260℃，保温1小时的条件下烧结，冷却即得到多孔泡沫陶瓷。经GB 10294,GB/T 9641检测，得到如下结果：获得的多孔泡沫陶瓷闭孔孔隙率达70%，孔径4.5mm,均匀分布。陶瓷导热系数小于0.08W/(m.k)，抗拉强度大于0.23MPa 。
实施例5：选取长石63%，玻璃粉10%，白胶泥26.95%，碳化硅0.05%（过320目筛），混合，湿法球磨12h后料浆细度在0.09mm以下，经干燥、破碎成粉末后，在空气气氛下，1200℃，保温3小时的条件下烧结，冷却即得到多孔泡沫陶瓷。经GB 10294,GB/T 9641检测，得到如下结果：获得的多孔泡沫陶瓷闭孔孔隙率达78%，孔径4.3mm,均匀分布。陶瓷导热系数小于0.09W/(m.k)，抗拉强度大于0.2MPa 。
Claims (3)
1.一种多孔泡沫陶瓷，其特征在于，主要由如下原料制成：长石45%-65%、玻璃粉10%-25%、白胶泥或高铝粘土15%-30%、碳化硅0.05%-1%，以上百分数均为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的多孔泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，首先将原料按比例进行称料，再在原料中加入原料总重量的50%的水得到料浆；然后对料浆进行球磨，球磨至料浆细度在0.09mm以下，将球磨后的料浆在105℃-110℃下烘干，再进行破碎；最后将破碎后得到的粉料在温度为1200℃-1300℃进行高温烧制，即得到所述多孔泡沫陶瓷。
3.根据权利要求2所述的多孔泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所用发泡剂碳化硅的粒径在320目以上。
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