CN105399438A - 一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材及其制备方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明提供一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰50-80份、硅藻土20-30份、钾钠长石10-15份、植物纤维5-10份、白云石10-20份、阴离子表面活性剂2-4份、硅树脂聚醚乳液0.5-1份、发泡剂0.5-1份、分散剂0.2-0.8份、曲拉通X-100？0.1-0.5份、水180-300份。本发明所提供的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材既降低了原料成本，又节约了资源，具有环保、防火、吸音、隔热、防潮、防渗、抗冻、阻燃等特点，可应用于现代建筑节能标准的墙体保温材料、隔音降噪材料或其他领域的隔热型保温材料。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材及其制备方法。
背景技术
墙体保温是建筑节能中的关键，外墙保温由于其施工比较方便而成为建筑行业的首选，尤其适合北方等寒冷地区。建筑外墙保温材料是影响建筑节能一个重要的影响因素。目前有机保温材料几乎占领了国内建筑保温材料市场，有。机类保温材料主要包括发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)、聚苯颗粒等。其优点主要是质轻、致密性高、保温隔热性好，但也存在许多缺点，如不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全稳固性差、易燃烧、生态环保性很差、施工难度大、成本较高等
发泡陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种新型材料，由于它具有气孔率高、热导率低、重量轻、硬度高、抗热震、耐高温、耐腐蚀及良好的机械强度等优良性能，可作为理想的建筑保温隔热材料。目前，制备发泡陶瓷的方法主要有粉末坯体发泡法和浆料发泡法。粉末坯体发泡法是采用碳酸钙、氢氧化钙、硫酸铝和双氧水等发泡剂，制得生坯，再烧结获得发泡陶瓷的制备工艺；浆料发泡法是利用陶瓷悬浮液进行发泡，经干燥脱模再烧结的工艺。但是，现有的发泡陶瓷板大都采用价格昂贵的矿石和精细陶瓷作为主要原料，生产成本高昂且生产过程需要消耗大量资源，使得发泡陶瓷保温板得不到广泛的应用。
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料，随电力工业发展，燃煤电厂粉煤灰排放量逐年增加，2000年粉煤灰排放量约为1.5亿吨，2010年达到3亿吨。大量粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中有毒化学物质还会对人体和生物造成危害，大量粉煤灰的排放给我国国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，是我国经济建设中一项重要技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段。
发明内容
本发明的目的在于充分利用现有资源，选用轻质多孔工业废料作为生产原料，提供一种工艺简单，成本低廉，密度低、强度高、导热系数低、隔音效果好的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰50-80份、硅藻土20-30份、钾钠长石10-15份、植物纤维5-10份、白云石10-20份、阴离子表面活性剂2-4份、硅树脂聚醚乳液0.5-1份、发泡剂0.5-1份、分散剂0.2-0.8份、曲拉通X-1000.1-0.5份、水180-300份。
优选的，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。
进一步地，所述钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比大于3。
进一步地，所述阴离子表面活性剂为对十二烷基硫酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或α-烯基磺酸钠中的一种或多种。
进一步优选的，所述阴离子表面活性剂为对十二烷基硫酸钠。
进一步地，所述发泡剂为双氧水。所述分散剂为木质磺酸钠。
一种上述孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按比例称取原料，将除水、发泡剂以外的所有原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨至小于6mm颗粒料，加入水、发泡剂进行湿法球磨；（2）将球磨好的原料送入喷雾干燥塔干燥，将干燥好的粉料倒入窑车并刮平；（3）在连续式隧道窑中烧结，烧结温度为1120-1160℃，保温0.5-2小时；（4）冷却，烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸即可。
优选的，上述步骤（3）中的烧结温度为1140℃，保温时间为1小时。
本发明具有的优点和积极效果是：
（1）本发明的提供的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，可作为轻质高强材料，可提高墙体强度、增加刚性、降低建筑物重量，可作为高效保温隔热材料；可作为建筑防火材料，彻底杜绝由保温材料导致的火灾事故；可作为刚性防水保温材料，对提高建筑物防水防潮，维持建筑功能的长效性，具有显著地促进和保障作用；可作为隔音降噪材料，广泛应用于建筑内，外墙体隔音，地铁隧道降噪内衬、噪音源隔音屏障等众多场合；作为绿色生态建筑材料，本发明选用了粉煤灰、植物纤维等工业废弃物，充分发挥不同固体废物之间的协同作用，生产得到符合国家标准的建筑材料，不仅可实现工业固体废物的综合利用，还能减少固废排放对环境的污染；
（2）本发明选用白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐，在发泡陶瓷板的制备过程中起熔剂作用，能降低烧结温度，促进莫来石的生成，还能起到发泡剂的作用；钾钠长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，能够降低组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧结温度；植物纤维能够使浆料具有发泡的倾向，通过球磨可产生泡沫，当温度升到一定温度后，其结构发生无规则变化，导致浆料粘度迅速上升，从而固定泡沫；分散剂降低物料团聚现象，使孔结构分布均匀，减少湿法球磨用水量，节能降耗；
（3）本发明所用阴离子表面活性剂不仅能够作为发泡剂使用，还能够降低气-液界面张力，使泡沫体系相对稳定，阻碍了泡沫的接近和聚集；曲拉通X-100与阴离子表面活性剂复合使用，能够使孔结构在板材中分布更均一；本发明选用硅树脂聚醚乳液，通过改变分子内部排列顺序，使表面活性剂泡与泡之间排列紧密整齐，从而形成致密的内层膜，使得抗压能力特别强,能够控制气泡液膜的结构稳定性，使表面活性剂分子在气泡的液膜有秩序的分布，赋予泡沫良好的弹性和自修复能力，从而达到特别理想的稳泡作用，进而得到孔隙分布均匀的板材；
（4）本发明将化学发泡剂、物理发泡剂和表面活性剂三种发泡剂复合使用，
发泡能力特别强，单位体积产泡量大，泡沫非常稳定，可长时间不消泡，泡沫细腻，和使用介质的相容性好等。
下面通过实施例对本发明进行具体描述和说明：
实施例1
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰50份、硅藻土20份、钾钠长石10份、植物纤维5份、白云石10份、阴离子表面活性剂2份、硅树脂聚醚乳液0.5份、发泡剂0.5份、分散剂0.2份、曲拉通X-1000.1份、水180份。
实施例2
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰80份、硅藻土30份、钾钠长石15份、植物纤维10份、白云石20份、阴离子表面活性剂4份、硅树脂聚醚乳液1份、发泡剂1份、分散剂0.8份、曲拉通X-1000.5份、水300份。
实施例3
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。其中，钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比大于3，阴离子表面活性剂为对十二烷基硫酸钠，发泡剂为双氧水，分散剂为木质磺酸钠。
实施例4
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。其中，钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比大于3，阴离子表面活性剂为脂肪醇α-烯基磺酸钠，发泡剂为双氧水，分散剂为木质磺酸钠。
实施例5
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。其中，钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比为大于3，阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和对十二烷基硫酸钠的组合，发泡剂为双氧水，分散剂为木质磺酸钠。
实施例6
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。其中，钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比大于3，阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，发泡剂为双氧水，分散剂为木质磺酸钠。
实施例7
一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰72份、硅藻土27份、钾钠长石14份、植物纤维9份、白云石17份、阴离子表面活性剂3.5份、硅树脂聚醚乳液0.9份、发泡剂0.9份、分散剂0.7份、曲拉通X-1000.4份、水270份。其中，钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于12%，且氧化钾与氧化钠的质量比为5，阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，发泡剂为双氧水，分散剂为木质磺酸钠。
上述实施例中没有特别说明的，所用阴离子表面活性剂、发泡剂、分散剂均为建筑材料领域常规助剂，以下是实施例1-7中孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材的制备方法为：
（1）按比例称取原料，将除水、发泡剂以外的所有原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨至小于6mm颗粒料，加入水、发泡剂进行湿法球磨；（2）将球磨好的原料送入喷雾干燥塔干燥，将干燥好的粉料倒入窑车并刮平；（3）在连续式隧道窑中烧结，烧结温度为1140℃，保温1小时；（4）冷却，烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸即可。
表1孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材的主要性能指标检测结果
从以上检测结果可知，本发明所提供的板材导热系数≤0.032w/(m.k)；吸水率≤0.5%；抗拉强度≥0.75Mpa；容重≤194kg/m3；燃烧性能：A1级。本发明所提供的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材既降低了原料成本，又节约了资源，具有环保、防火、吸音、隔热、防潮、防渗、抗冻、阻燃等特点，可应用于现代建筑节能标准的墙体保温材料、隔音降噪材料或其他领域的隔热型保温材料。
Claims (9)
1.一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰50-80份、硅藻土20-30份、钾钠长石10-15份、植物纤维5-10份、白云石10-20份、阴离子表面活性剂2-4份、硅树脂聚醚乳液0.5-1份、发泡剂0.5-1份、分散剂0.2-0.8份、曲拉通X-1000.1-0.5份、水180-300份。
2.根据权利要求1所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，由以下重量份的组分制备得到：粉煤灰65份、硅藻土25份、钾钠长石13份、植物纤维8份、白云石15份、阴离子表面活性剂3份、硅树脂聚醚乳液0.8份、发泡剂0.7份、分散剂0.5份、曲拉通X-1000.3份、水240份。
3.根据权利要求1所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，所述钾钠长石中氧化钾与氧化钠的质量含量大于11%，且氧化钾与氧化钠的质量比大于3。
4.根据权利要求1所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为对十二烷基硫酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或α-烯基磺酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为对十二烷基硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，所述发泡剂为双氧水。
7.根据权利要求1所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材，其特征在于，所述分散剂为木质磺酸钠。
8.一种权利要求1-7任一项所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按比例称取原料，将除水、发泡剂以外的所有原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨至小于6mm颗粒料，加入水、发泡剂进行湿法球磨；（2）将球磨好的原料送入喷雾干燥塔干燥，将干燥好的粉料倒入窑车并刮平；（3）在连续式隧道窑中烧结，烧结温度为1120-1160℃，保温0.5-2小时；（4）冷却，烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸即可。
9.根据权利要求8所述的孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：上述步骤（3）中的烧结温度为1140℃，保温时间为1小时。
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