CN105399441B - 珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷。目前传统生产发泡陶瓷的工艺较多采用陶瓷墙、地砖废料为主要原料，由于各陶瓷砖生产产品不相同，在废弃料选择控制上造成很大的困难，容易产生烧成陶瓷的性能不稳定性。本发明采用珍珠岩矿料为主要骨架原料，加入塑性原料和瘠性原料，并辅以熔融助剂、成泡剂和稳泡剂，原料破碎球磨，均匀共混，得到的混合料细粒物内部受高温均质发泡、经稳态化，微控熔融泡径至成品陶瓷孔径，在玻璃化温度区间内烧制而成。本发明超轻质、高空隙率、内孔均一，机械性能好，综合性能稳定且可用于防腐、阻燃、隔音降噪及保温隔热等领域。

Description

珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷

技术领域

本发明涉及可应用于防腐、阻燃、隔音降噪及保温隔热等技术领域的多孔发泡陶瓷，具体地说是一种珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷。

背景技术

目前，我国陶瓷生产行业发展迅猛，现有陶瓷制品种类繁多，产品领域涉及日用陶瓷、工艺陶瓷、建筑用陶、化工陶瓷等诸多方面。随着应用环境日需渐变（民用应用以及工业工程应用），陶瓷材料的性能要求不断提高，具备特种功能的新型陶瓷材料及其制品正积极研究开发。多孔类发泡陶瓷由于其突出的优异性能，被广泛应用于多个行业生产建设中，作为某些特定场合的专用材料，以满足某些特殊需求。良好的防腐性能，可用于化工生产中化学侵蚀的防护，例如用作脱硫烟囱的内衬材料以及在反应塔排气管道内壁阻隔腐蚀气、液流体；也可在沿海低洼、滩涂地区使用，防止海水、微生物腐蚀。质量轻、多孔，导热性低，良好的保温隔热性能，使其作为新型的节能材料被用于建筑物保温系统中，也被用于电力、供暖等所用管道的外围护保温。闭孔，耐渗性又使多孔发泡陶瓷可用作极佳的封闭、阻绝类材料。较好的热稳定性，阻燃性，使其亦可用于建筑物防火隔离带，特种钢门内衬、烧结设备等的防火材料。

传统的发泡陶瓷主要以陶土矿等原料，内加无机发泡剂，经充分混合后，高温烧制而成。现有发泡陶瓷产品普遍受技术限制，综合性能协调困难，提高某项或某几项性能，往往也同时造成其他性能的减弱。如在腐蚀环境下，闭孔、高耐渗性虽然提高了其防腐蚀性能，但往往也存在机械强度低的问题。另外，建筑保温用发泡陶瓷虽然具备较低的导热率，具有一定的保温能力，但也容易出现强度较低，抗冲击性差的缺点。还有，较多的发泡陶瓷类保温材料由于被动要求强度提升，而造成烧成孔径大小不一，影响其与墙体基层和抹面层的粘结性，存在建筑物安全性的缺陷。因此，获得轻质、低导热率、保温隔热性能好、机械强度高、切面孔径分布均匀、防腐耐蚀、高温阻燃的综合性能优异的发泡陶瓷材料对于诸多行业的发展是一件噬待解决的事情。

目前传统生产发泡陶瓷的工艺较多采用陶瓷墙、地砖废料为主要原料，由于各陶瓷砖生产产品不相同，在废弃料选择控制上造成很大的困难，容易产生烧成陶瓷的性能不稳定性。以定向采用、原料把控的前端物料控制为保证发泡陶瓷产品批量生产化后性能稳定的较为可行的方式。

发明内容

本发明针对现有多孔发泡陶瓷存在技术的不足，提供一种具备均一孔径、超高孔隙率，超轻质、低热导率，阻燃、抗渗、耐热震，抗腐蚀性高、耐候性好，综合性能优的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，并以珍珠岩为主要原料，辅以添加料可控，保证产品性能的稳定性。

为此，本发明采用如下的技术方案：珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，它采用珍珠岩矿料为主要骨架料，加入塑性原料和瘠性原料，并辅以熔融助剂、成泡剂和稳泡剂，原料破碎球磨，均匀共混，得到的混合料细粒物内部受高温均质发泡、经稳态化，微控熔融泡径至成品陶瓷孔径，在玻璃化温度区间内烧制而成；

上述各原料的质量百分比为：珍珠岩矿料55-85%，塑性原料5-30%，瘠性原料3-25%，熔融助剂4-20%；所述成泡剂的用量为由珍珠岩矿料、塑性原料、瘠性原料和熔融助剂组成的混合物质量的0.6-1.5%，稳泡剂的用量为由珍珠岩矿料、塑性原料、瘠性原料和熔融助剂组成的混合物质量的0-5%。稳泡剂可稳态控制小尺寸微泡，烧成可得均一微小孔，根据实际情况来选择是否使用。

进一步，所述的珍珠岩矿料优选为65-80%，塑性原料优选为7-25%，瘠性原料优选为4-17%，熔融助剂优选为4-15%。

进一步，所述的珍珠岩矿料最优选为70-80%，塑性原料最优选为11-20%，瘠性原料最优选为5-13%，熔融助剂最优选为4-12%。

进一步，所述的珍珠岩矿料优选为珍珠岩原矿、珍珠岩尾矿中的一种或几种。经破碎球磨后珍珠岩细物料以满足所需加工成本低量化的要求为前提，在现有技术的基础上，从实际生产中较高细度得到较好的轻质容重的发泡陶瓷物性的角度出发，将细度范围定为250-400目是合理的。

进一步，所述的塑性原料优选为黑泥、白泥、混合泥、高岭土、膨润土中的一种或几种。塑性原料与骨架料及其他坯体坯料结合，保证坯体的可塑性和成形性，在烧制过程中，产生玻璃相，与骨架料粘结，形成结构强度，同时高粘度玻璃相形成成泡冷却后的封闭结构。黑泥、白泥、混合泥、高岭土、膨润土均为常见矿料，成分稳定，可利用资源广，其细度也以250-400目为宜。

进一步，所述的瘠性原料为石英砂、叶腊石、陶瓷砖废料中的一种或几种；当瘠性原料包含陶瓷砖废料时，陶瓷砖废料占瘠性原料质量的10-20%。坯体中的瘠性原料可提高高温液相粘度，防止坯体高温熔融流变。本发明中使用陶瓷砖废料用量占总组份较少，不同品种陶瓷砖废料不影响最终烧成产品的整体性能。瘠性原料的细度也选择250-400目比较合适。

进一步，所述的熔融助剂为碱金属氧化物、碱金属含氧盐、滑石、长石、云石、沸石中的一种或几种。所用碱金属、碱土金属氧化物或含氧盐为工业级化工品，在高温区与坯体内坯料形成低共熔物，降低坯体整体熔融软化点，使烧成温度下降，减少生产过程中制热能耗的使用，其细度范围在250-400目。

进一步，所述的成泡剂为碳酸钙、碳酸镁、硫酸镁、硫酸镁、铵盐、炭黑、碳化物中的一种或几种。成泡剂的成泡机理简单，成泡方式简捷稳定，为高温裂解气化。成泡剂掺量少，为工业级化工品，性能稳定，在本发明中外加使用即可。所用成泡剂细度直接影响成泡大小，较高的细度要求有利于均一稳定的气泡形成，300-400目是较为适宜的细度。

进一步，所述的稳泡剂为磷酸盐、硼酸盐中的一种或几种。所用稳泡剂为通用化工原料，成本低、价格便宜，坯体原料中加入稳泡剂，使成泡初期阶段，调节原生气泡在高温液相中受热动态影响的平衡迁移速率，避免泡与泡之间合并吞噬现象发生，控制气泡生长速率，形成冷却后陶瓷内微孔均匀，孔径细小，不大于1mm，孔壁窄薄的多孔结构。稳泡剂作为外加使用，不加稳泡剂的烧成多孔发泡陶瓷，孔径较大，在1-2mm之间。稳泡剂细度在300-400目。

由于对各原料细度有相应的要求，得到的混合料细粒物细度在250-400目。

本发明具有的有益效果：易于切削加工，断面呈非贯通微闭孔结构，孔径0.3-2.0mm，孔隙率高，为75-85%；机械性能好，体积密度（容重)260-330g/L，常温抗压强度8.4-9.7MPa，抗拉强度0.71-1.27MPap；保温隔热性好，导热系数0.06-0.09W/m·k；吸水率低，体积吸水率0.8-1.5%；阻燃，耐腐蚀、耐候性好。

本发明可应用于工业生产中防腐耐蚀、阻燃绝热以及隔音降噪领域，亦可作为建筑工程上的保温部品使用，上述微闭孔发泡陶瓷采用珍珠岩为主原料，其中可选用珍珠岩原矿，亦可利用珍珠岩尾矿（粉末），提高珍珠岩矿山开采产生的尾矿废料的资源利用，变废为宝，减少环境污染，具有良好的社会价值和经济价值。

具体实施方式

以下列举若干实施例，实施例只为进一步解释本发明具体实施细节，不代表本发明技术构思的全部方案。在以具有相同或相似技术效果的技术特征作简单改变或替换等一系列非实质性增加和（或）改动行为，均未偏离本标准的主体构思，因此属于本发明保护范围。

实施例1：浙江缙云珍珠岩矿砂55wt%，福建黑泥15wt%，浙江缙云膨润土7wt%，浙江常山八都砂12wt%，工业级碳酸钠11wt%，各原料破碎球磨（约300目），外加工业级碳粉1wt%，经均匀混合后，在1160℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径1.2～1.6mm，容重320g/L，抗压强度9.2MPa，抗拉强度1.13MPa，体积吸水率0.96%。

实施例2：浙江缙云珍珠岩矿砂60wt%，福建混合泥11wt%，福建白泥4wt%，浙江缙云膨润土10wt%，江西玉山朝阳砂8wt%，工业级碳酸钠7wt%，各原料破碎球磨（约350目），外加工业级碳粉0.8wt%，经均匀混合后，在1165℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径0.8～1.3mm，容重330g/L，抗压强度9.5MPa，抗拉强度1.05MPa，体积吸水率0.92%。

实施例3：浙江缙云珍珠岩尾矿70wt%，福建黑泥7wt%，福建白泥5wt%，浙江缙云膨润土5wt%，江西高岭土3wt%，江西玉山朝阳砂5wt%，福建钾长石5wt%，各原料破碎球磨（约300目），外加工业级硫酸铵1.3wt%，均匀混合，在1175℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径1.2～1.7mm，容重305g/L，抗压强度8.9MPa，抗拉强度1.18MPa，体积吸水率1.1%。

实施例4：浙江缙云珍珠岩矿砂38wt%，缙云珍珠岩尾矿20wt%，福建黑泥15wt%，浙江缙云膨润土7wt%，浙江常山八都砂8wt%，江西玉山朝阳砂5wt%，江西滑石7wt%，各原料破碎球磨（约400目），外加工业级碳酸钙1wt%，混合均匀，在1180℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径0.8～1.5mm，容重290g/L，抗压强度8.2MPa，抗拉强度0.87MPa，体积吸水率0.87%。

实施例5：浙江缙云珍珠岩矿砂45wt%，缙云珍珠岩尾矿30wt%，福建混合泥10wt%，浙江缙云膨润土5wt%，浙江常山八都砂5wt%，江西滑石5wt%，各原料破碎球磨（约350目），外加工业级碳酸钙0.8wt%，经均匀混合后，在1170℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径0.6～1.2mm，容重300g/L，抗压强度9.1MPa，抗拉强度0.95MPa，体积吸水率1.02%。

实施例6：浙江缙云珍珠岩矿砂60wt%，缙云珍珠岩尾矿10wt%，福建黑泥10wt%，浙江缙云膨润土5wt%，浙江常山八都砂8wt%，江西滑石7wt%，原料经破碎球磨（约300目）后外加工业级碳化硅0.9wt%，六偏磷酸钠3wt%，混合均匀，在1180℃烧成。所得多孔发泡陶瓷为闭孔型，孔径0.7mm，容重290g/L，抗压强度9.7MPa，抗拉强度1.20MPa，体积吸水率0.82%。

在本发明具体实施例的启示下，推导出的某些技术变形，及相关技术的替代等非实质性改动，同样能够实现本发明描述的功效，均属于本发明保护范畴。

Claims (9)

1.珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，它采用珍珠岩矿料为主要骨架料，加入塑性原料和瘠性原料，并辅以熔融助剂、成泡剂和稳泡剂，原料破碎球磨，均匀共混，得到的混合料细粒物内部受高温均质发泡、经稳态化，微控熔融泡径至成品陶瓷孔径，在玻璃化温度区间内烧制而成；

上述各原料的质量百分比为：珍珠岩矿料55-85%，塑性原料5-30%，瘠性原料3-25%，熔融助剂4-20%；所述成泡剂的用量为由珍珠岩矿料、塑性原料、瘠性原料和熔融助剂组成的混合物质量的0.6-1.5%，稳泡剂的用量为由珍珠岩矿料、塑性原料、瘠性原料和熔融助剂组成的混合物质量的0-5%；

所述的稳泡剂为磷酸盐、硼酸盐中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的珍珠岩矿料为65-80%，塑性原料为7-25%，瘠性原料为4-17%，熔融助剂为4-15%。

3.根据权利要求2所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的珍珠岩矿料为70-80%，塑性原料为11-20%，瘠性原料为5-13%，熔融助剂为4-12%。

4.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的珍珠岩矿料为珍珠岩原矿、珍珠岩尾矿中的一种或几种。

5.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的塑性原料为黑泥、白泥、混合泥、高岭土、膨润土中的一种或几种。

6.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的瘠性原料为石英砂、叶腊石、陶瓷砖废料中的一种或几种；当瘠性原料包含陶瓷砖废料时，陶瓷砖废料占瘠性原料质量的10-20%。

7.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的熔融助剂为碱金属氧化物、碱金属含氧盐、滑石、长石、云石、沸石中的一种或几种。

8.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述的成泡剂为碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、铵盐、炭黑、碳化物中的一种或几种。

9.根据权利要求1、2或3所述的珍珠岩基微孔闭合结构型发泡陶瓷，其特征在于，所述成泡剂和稳泡剂的细度均为300-400目，其它原料的细度为250-400目，所得的混合料细粒物的细度为250-400目。