CN104086214A - 一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其制备步骤如下：1）将高岭土和氨基乙烯基硅烷偶联剂溶于水中，水浴加热，超声分散，得粘性液体；2）加入绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料，高速搅拌分散，得分散混合浆液；3）加入硫酸钠粉料进行球磨和造粒，得混合颗粒；4）混合颗粒、发泡陶瓷坯料和无机发泡剂在球磨机中球磨，最后进行高温烧结。本发明具有的优点在于：1）本发明选用的高岭土作为功能改性剂，可提高陶瓷材料的耐腐蚀性和防霉性，同时作为填料，可提高泡沫陶瓷的机械强度；2）本发明选用的绿层硅铈钛矿粉料是一种环保新材料，作为固-固相变储能材料具有耐高低温性能，可提高泡沫陶瓷的热效率，减少泡沫陶瓷的收缩膨胀，达到质轻、保温性能好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫陶瓷材料的生产工艺，具体涉及一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
目前，我国外墙外保温材料的主流产品是聚苯乙烯泡沫板和聚苯乙烯挤塑板等有机保温材料，这些有机保温材料的优点是保温性能优异、价格低，但也存在致命缺陷，就是它们都属于可燃材料，具有引发火灾的危险性。
专利ZL201210034759.2公开了一种外墙保温用轻质泡沫陶瓷及其制备方法，其先将质量份数60～90份的工业固体废弃物和10～40份的助熔物料经湿法研磨制得料浆后，再经发泡工艺制备而成，其中工业固体废弃物为煤矸石或金属尾矿或赤泥。该专利制备的外墙保温用轻质泡沫陶瓷，有利于废物利用，保护环境，有效降低了产品成本，但其抗老化性，即使用寿命无法得到保证。
发明内容
本发明的目的在于针对有机保温材料存在易燃的致命问题而提供环保抗老化的泡沫陶瓷保温材料的生产工艺，所制得的泡沫陶瓷保温材料具有防火、轻质、高强、防霉、使用寿命长的优点，满足人们对建筑外墙保温材料的各种性能要求。
实现本发明目的的技术方案为：一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其制备步骤如下：
1）将高岭土和氨基乙烯基硅烷偶联剂溶于水中，水浴加热至50～55℃，超声分散15～50分钟，得粘性液体；
2）在步骤1）所制得的粘性液体中加入绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料，高速搅拌分散15～50分钟，得分散混合浆液；
3）将步骤2）所得的混合浆液中加入硫酸钠粉料进行球磨和造粒，得混合颗粒；
4）按质量比将步骤3）制得的混合颗粒、发泡陶瓷坯料和无机发泡剂在球磨机中球磨4～6小时，然后最后进行高温烧结，烧结炉先升温至300℃～400℃，保温 1～2小时，继续升温至800～1000℃，保温1～3小时，制得泡沫陶瓷保温材料。
优选地，步骤1）中所述的高岭土、氨基乙烯基硅烷偶联剂和水的质量比为1：（0.01～0.05）：（10～30）。
优选地，步骤2）中所述的绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料的质量比为（2～5）：1，二氧化钛粉料与高岭土的质量比（0.2～0.4）：1。
优选地，步骤3）中所述的硫酸钠粉料与高岭土的质量比（1～3）：1。
优选地，在步骤4）中，所述的发泡陶瓷坯料与高岭土的质量比为20～30：1，所述的无机发泡剂与发泡陶瓷坯料的质量比为1：50～100。
优选地，所述的无机发泡剂，按质量百分比表示，由白云石32%～52%、碳酸钙25%～35%、硫酸钙5%～10%、碳粉10%～18%和硅粉5%～10%组成，所述的无机发泡剂为颗粒状，粒径为30～100μm。
进一步地，所述的无机发泡剂由下述方法制得：
（1）混料：对白云石、碳酸钙、硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5～3小时后得到粉料，；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇，砂磨 0.5～3小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒。
优选地，步骤2）中所述的碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇的质量比为：（1～3.6）：1：（5～15）：（0.1～0.6）。
本发明与现有技术相比，具有的优点在于：1）本发明选用的高岭土作为功能改性剂，可提高陶瓷材料的耐腐蚀性和防霉性，同时作为填料，可提高泡沫陶瓷的机械强度；2）本发明选用的绿层硅铈钛矿粉料是一种环保新材料，作为固-固相变储能材料具有耐高低温性能，可提高泡沫陶瓷的热效率，减少泡沫陶瓷的收缩膨胀，达到质轻、保温性能好的效果；3）本发明在陶瓷配料中混合一定比例的无机相变材料硫酸钠，高温下发泡陶瓷坯料与无机发泡剂相互共熔，发生化学反应，最终获得了多孔性、轻质、保温的材料结构；4）本发明在陶瓷配料中混合一定比例的二氧化钛，其性能稳定，具有很高的熔点，从而进一步提高陶瓷材料的耐火性能；5）采用本发明的无机发泡剂可在比普通发泡剂低300～350℃的温度下进行泡沫陶瓷的发泡生产，降低了能耗；6）本发明中的白云石，可分解出大量气体，选用的碳粉、硅粉作为调节剂，不但调节发泡剂的发泡性能，而且增强了泡沫陶瓷的耐温性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
将100克高岭土和1克氨基乙烯基硅烷偶联剂溶于1千克水中，水浴加热至50℃，超声分散15分钟，得粘性液体；继续加入200克绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料20克，高速搅拌分散15分钟，得分散混合浆液；继续加入100克硫酸钠粉料进行球磨和造粒，得混合颗粒；按制得的混合颗粒、2千克发泡陶瓷坯料和20克无机发泡剂碳酸钙在球磨机中球磨4小时，然后最后进行高温烧结，烧结炉先升温至300℃，保温 1小时，继续升温至800℃，保温1小时，制得泡沫陶瓷保温材料。
实施例2
将100克高岭土和5克氨基乙烯基硅烷偶联剂溶于3千克水中，水浴加热至65℃，超声分散50分钟，得粘性液体；继续加入500克绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料40克，高速搅拌分散50分钟，得分散混合浆液；继续加入300克硫酸钠粉料进行球磨和造粒，得混合颗粒；按制得的混合颗粒、3千克发泡陶瓷坯料和60克无机发泡剂碳酸氢钠在球磨机中球磨6小时，然后最后进行高温烧结，烧结炉先升温至400℃，保温 2小时，继续升温至1000℃，保温3小时，制得泡沫陶瓷保温材料。
实施例1～2中，采用的无机发泡剂，其按质量百分比表示，由白云石32%～52%、碳酸钙25%～35%、硫酸钙5%～10%、碳粉10%～18%和硅粉5%～10%组成，所述的无机发泡剂为颗粒状，粒径为30～100μm。
该无机发泡剂由下述方法制得：
（1）混料：对白云石、碳酸钙、硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5～3小时后得到粉料，；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇，砂磨 0.5～3小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒。
其中，步骤2）中所述的碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇的质量比为：（1～3.6）：1：（5～15）：（0.1～0.6）。
具体地，本发明所采用的无机发泡剂为：
实施例3
（1）混料：取320克白云石、350克碳酸钙、80克硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5小时后得到粉料；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入150克碳粉、100克硅粉、1000克去离子水和10克分散剂聚乙烯醇，砂磨 0.5小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，颗粒粒径为30μm。
实施例4
（1）混料：取520克白云石、250克碳酸钙、50克硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合2小时后得到粉料；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入100克碳粉、80克硅粉、1200克去离子水和48克分散剂聚乙烯醇，砂磨 3小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，颗粒粒径为100μm。
实施例5
（1）混料：取370克白云石、300克碳酸钙、100克硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合2小时后得到粉料；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入180克碳粉、50克硅粉、250克去离子水和20克分散剂聚乙烯醇，砂磨 3小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，颗粒粒径为60μm。
本发明并不局限于以上实施例，实施例1～5仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的实质情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
将高岭土和氨基乙烯基硅烷偶联剂溶于水中，水浴加热至50～60℃，超声分散15～50分钟，得粘性液体；
在步骤1）所制得的粘性液体中加入绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料，高速搅拌分散15～50分钟，得分散混合浆液；
将步骤2）所得的混合浆液中加入硫酸钠粉料进行球磨和造粒，得混合颗粒；
按质量比将步骤3）制得的混合颗粒、发泡陶瓷坯料和无机发泡剂在球磨机中球磨4～6小时，最后进行高温烧结，烧结炉先升温至300℃～400℃，保温 1～2小时，继续升温至800～1000℃，保温1～3小时，制得泡沫陶瓷保温材料。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的高岭土、氨基乙烯基硅烷偶联剂和水的质量比为1：（0.01～0.05）：（10～30）。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的绿层硅铈钛矿粉料和二氧化钛粉料的质量比为（2～5）：1，二氧化钛粉料与高岭土的质量比（0.2～0.4）：1。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述的硫酸钠粉料与高岭土的质量比（1～3）：1。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：在步骤4）中，所述的发泡陶瓷坯料与高岭土的质量比为（20～30）：1，所述的无机发泡剂与发泡陶瓷坯料的质量比为1：（50～100）。
6.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：所述的无机发泡剂，按质量百分比表示，由白云石32%～52%、碳酸钙25%～35%、硫酸钙5%～10%、碳粉10%～18%和硅粉5%～10%组成，所述的无机发泡剂为颗粒状，粒径为30～100μm。
7.根据权利要求6所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：所述的无机发泡剂由下述方法制得：
（1）混料：对白云石、碳酸钙、硫酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5～3小时后得到粉料，；
（2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇，砂磨 0.5～3小时得浆料；
（3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的碳粉、硅粉、去离子水和分散剂聚乙烯醇的质量比为：（1～3.6）：1：（5～15）：（0.1～0.6）。
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