CN106495738A - 一种陶瓷吸声材料及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种陶瓷吸声材料及其制备方法与用途。本发明陶瓷吸声材料采用主要采用刚玉、碳化硅、堇青石、硅酸盐、助剂和发泡剂制备得到，是一种相位型多孔吸声材料，防火、耐候、物理化学性能优良，同时充分满足吸声与隔声要求，能够最大程度地解决生产生活中的噪声污染问题，并且低碳环保。本发明陶瓷吸声材料的制备方法工艺简单，成本低，用时短，易于实施。本发明陶瓷吸声材料能够用作建筑吸声材料，易于施工，吸声系性能好，且强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，能够长期使用，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
Description
技术领域
本发明涉及功能性材料技术领域，具体而言，涉及一种陶瓷吸声材料及其制备方法与用途。
背景技术
伴随社会的高速发展，噪声似乎已成为我们日常生活中的一大梦魇，走在城市的街道上，可以听到来自汽车排气管、飞机飞行以及空调压缩机工作等产生的各种让人心生厌恶的噪声。
吸声材料是建筑装修的一种功能性材料，它具有吸声与装饰的双重要求，既要美观又要实现吸声的特殊要求。任何材料对声音都能吸收，只是吸收程度有很大的不同。通常是平均吸声系数大于0.2的材料，列为吸声材料。
目前市场上常用的吸声与隔声材料，通常防火、耐候、强度、吸声与隔声等性能不佳，在应用时暴漏出各种各样的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种陶瓷吸声材料，所述的陶瓷吸声材料强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
本发明的第二目的在于提供一种所述的陶瓷吸声材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低，用时短，易于实施。
本发明的第三目的在于提供一种所述的陶瓷吸声材料的用途，所述的陶瓷吸声材料能够用作建筑吸声材料，易于施工，吸声系性能好，且强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，能够长期使用，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种陶瓷吸声材料，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-30份、碳化硅20-30份、堇青石20-30份、硅酸盐5-10份、助剂5-10份和发泡剂1-2份；
优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-25份、碳化硅20-25份、堇青石25-30份、硅酸盐7-10份、助剂5-7份和发泡剂1-2份；
进一步优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20份、碳化硅20份、堇青石30份、硅酸盐10份、助剂5份和发泡剂2份。
本发明陶瓷吸声材料采用特定的成分及用量的原料制备得到，是一种相位型多孔吸声材料，防火、耐候、物理化学性能优良，同时充分满足吸声与隔声要求，能够最大程度地解决生产生活中的噪声污染问题，并且低碳环保。
优选地，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钡和硅酸铝中的一种或多种，优选包括硅酸钠、硅酸钙和硅酸镁中的一种或多种。
优选地，所述助剂包括增粘剂、增稠剂、增强剂、分散剂、保水剂、润滑剂和助磨剂中的一种或多种，优选包括增粘剂、增稠剂、增强剂中的一种或多种，进一步优选包括聚氧化乙烯。
优选地，还包括水25-35份，优选包括25-30份，进一步优选包括25份。
本发明使用特定用量的水能够促进混料、发泡等工艺的顺利进行，物料在干燥、脱模之后再进行烧结。
上述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，按比例将原料混合后，经发泡工艺后，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
本发明陶瓷吸声材料的制备方法工艺简单，成本低，用时短，易于实施。
优选地，先将刚玉、碳化硅、堇青石和硅酸盐通过球磨机粉碎混料，再与其他原料混合。
通过球磨方式，能够将固体原料进一步充分破碎并混合；根据需要，可适量添加部分水，计入用水总量。
进一步优选地，球磨时间2-48h，根据具体使用的原料粒径及用量确定。
经过球磨后的物料，粒径一般为10-100纳米。
优选地，所述发泡工艺包括在70-90℃保温10-30分，然后充分搅拌；优选地，在75-85℃保温15-25分，进一步优选在80℃保温20分。
优选地，所述发泡剂包括化学发泡剂、物理发泡剂和表面活性剂中的一种或多种。
进一步优选地，所述发泡剂包括、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐、碳黑、十二烷基硫酸钠(K12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类发泡剂和纸浆废液中的一种或多种，优选包括十二烷基硫酸钠(K12)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)中的一种或两种。
优选地，以1000-2000rpm的搅拌速率搅拌5-15min，优选以1000-1500rpm的搅拌速率搅拌8-12min，进一步优选以1000rpm的搅拌速率搅拌10min。
优选地，所述烧结为在1600-1900℃保温30-120min，优选为在1700-1800℃保温30-90min，进一步优选为在1700℃保温60min。
上述的一种陶瓷吸声材料的用途，所述陶瓷吸声材料用作建筑吸声材料。
本发明陶瓷吸声材料能够用作建筑吸声材料，易于施工，吸声系性能好，且强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，能够长期使用，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
优选地，将所述陶瓷吸声材料的底部固定在建筑表面；优选地，所述陶瓷吸声材料的底部与建筑表面之间设置空腔。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明陶瓷吸声材料采用特定的成分及用量的原料制备得到，是一种相位型多孔吸声材料，防火、耐候、物理化学性能优良，同时充分满足吸声与隔声要求，能够最大程度地解决生产生活中的噪声污染问题，并且低碳环保。
本发明陶瓷吸声材料的制备方法工艺简单，成本低，用时短，易于实施。
本发明陶瓷吸声材料能够用作建筑吸声材料，易于施工，吸声系性能好，且强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，能够长期使用，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种陶瓷吸声材料，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-30份、碳化硅20-30份、堇青石20-30份、硅酸盐5-10份、助剂5-10份和发泡剂1-2份；
优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-25份、碳化硅20-25份、堇青石25-30份、硅酸盐7-10份、助剂5-7份和发泡剂1-2份；
进一步优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20份、碳化硅20份、堇青石30份、硅酸盐10份、助剂5份和发泡剂2份。
本发明陶瓷吸声材料采用特定的成分及用量的原料制备得到，是一种相位型多孔吸声材料，防火、耐候、物理化学性能优良，同时充分满足吸声与隔声要求，能够最大程度地解决生产生活中的噪声污染问题，并且低碳环保。
优选地，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钡和硅酸铝中的一种或多种，优选包括硅酸钠、硅酸钙和硅酸镁中的一种或多种。
优选地，所述助剂包括增粘剂、增稠剂、增强剂、分散剂、保水剂、润滑剂和助磨剂中的一种或多种，优选包括增粘剂、增稠剂、增强剂中的一种或多种，进一步优选包括聚氧化乙烯。
本发明陶瓷吸声材料所使用的助剂可选用陶瓷材料制备常用助剂，包括增粘剂、增稠剂、增强剂、分散剂、保水剂、润滑剂和助磨剂等；
聚氧化乙烯(PEO)又称聚环氧乙烷，是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物，作为助剂具有多种功能：
1、聚氧化乙烯具有良好的溶解性,能快速溶解,1-2分钟内即可满足对粘稠度的要求；
2、非离子型高分子聚合物,不和其他原料反应,与常用填料、化学添加剂具有良好的兼容性；
3、具有优异的分散性,润滑性和保水性；
4、提原料体系粘稠度,增加粘弹性,改善施工操作性；
5、提高原料之间的内聚力和粘结性；
6、降低产品弹性模量,提高产品弹性和柔韧性,使其能承受一定的基材形变,外力冲击,温差形变,冻融形变的影响。
优选地，还包括水25-35份，优选包括25-30份，进一步优选包括25份。
本发明使用特定用量的水能够促进混料、发泡等工艺的顺利进行，物料在干燥、脱模之后再进行烧结。
上述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，按比例将原料混合后，经发泡工艺后，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
本发明陶瓷吸声材料的制备方法工艺简单，成本低，用时短，易于实施。
优选地，先将刚玉、碳化硅、堇青石和硅酸盐通过球磨机粉碎混料，再与其他原料混合。
通过球磨方式，能够将固体原料进一步充分破碎并混合；根据需要，可适量添加部分水，计入用水总量。
进一步优选地，球磨时间2-48h，根据具体使用的原料粒径及用量确定。
经过球磨后的物料，粒径一般为10-100纳米。
优选地，所述发泡工艺包括在70-90℃保温10-30分，然后充分搅拌；优选地，在75-85℃保温15-25分，进一步优选在80℃保温20分。
在特定温度下保温特定时间，有助于发泡剂充分起作用，发泡充分。
优选地，所述发泡剂包括化学发泡剂、物理发泡剂和表面活性剂中的一种或多种。
进一步优选地，所述发泡剂包括、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐、碳黑、十二烷基硫酸钠(K12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类发泡剂和纸浆废液中的一种或多种，优选包括十二烷基硫酸钠(K12)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)中的一种或两种。
优选地，以1000-2000rpm的搅拌速率搅拌5-15min，优选以1000-1500rpm的搅拌速率搅拌8-12min，进一步优选以1000rpm的搅拌速率搅拌10min。
以特定速率搅拌，有助于发泡后的原料与气泡充分分散均匀，使所得陶瓷吸声材料的性能更为均匀稳定。
优选地，所述烧结为在1600-1900℃保温30-120min，优选为在1700-1800℃保温30-90min，进一步优选为在1700℃保温60min。
在特定温度下保温特定时间，能够使各原料烧结成型，得到内部具有均匀稳定的多孔结构的陶瓷吸声材料。
上述的一种陶瓷吸声材料的用途，所述陶瓷吸声材料用作建筑吸声材料。
本发明陶瓷吸声材料能够用作建筑吸声材料，易于施工，吸声系性能好，且强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化、耐化学腐蚀，能够长期使用，也无任何有机挥发物，是一种绿色环保吸声隔声材料。
优选地，将所述陶瓷吸声材料的底部固定在建筑表面；优选地，所述陶瓷吸声材料的底部与建筑表面之间设置空腔。
空腔能够进一步提高低频段的吸声系数。
实施例1
一种陶瓷吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将20kg刚玉粉、20kg碳化硅粉、20kg堇青石粉和5kg硅酸钠粉通过球磨充分研磨混合；
(2)在步骤(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、1kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，充分搅拌混合，在70℃保温30分，所得物料以1000rpm的搅拌速率搅拌15min，之后倒入模具(厚度为1cm)中；
(3)将步骤(2)所得物料干燥、脱模(自然干燥，表面成型后脱模)后，在1600℃保温120min，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
实施例2
一种陶瓷吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将30kg刚玉粉、30kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸镁粉通过球磨充分研磨混合；
(2)在步骤(1)所得物料中加入10kg聚氧化乙烯、35kg水、2kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，充分搅拌混合，在90℃保温10分，所得物料以2000rpm的搅拌速率搅拌5min，之后倒入模具(厚度为1cm)中；
(3)将步骤(2)所得物料干燥、脱模(自然干燥，表面成型后脱模)后，在1900℃保温30min，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
实施例3
一种陶瓷吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将20kg刚玉粉、20kg碳化硅粉、25kg堇青石粉和7kg硅酸钠粉通过球磨充分研磨混合；
(2)在步骤(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、1kg十二烷基硫酸钠，充分搅拌混合，在75℃保温25分，所得物料以1000rpm的搅拌速率搅拌12min，之后倒入模具(厚度为1cm)中；
(3)将步骤(2)所得物料干燥、脱模(自然干燥，表面成型后脱模)后，在1700℃保温90min，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
实施例4
一种陶瓷吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将25kg刚玉粉、25kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸钙粉通过球磨充分研磨混合；
(2)在步骤(1)所得物料中加入7kg聚氧化乙烯、30kg水、2kg十二烷基硫酸钠，充分搅拌混合，在85℃保温15分，所得物料以1500rpm的搅拌速率搅拌8min，之后倒入模具(厚度为1cm)中；
(3)将步骤(2)所得物料干燥、脱模(自然干燥，表面成型后脱模)后，在1800℃保温30min，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
实施例5
一种陶瓷吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将20kg刚玉粉、20kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸钠粉通过球磨充分研磨混合；
(2)在步骤(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、2kg十二烷基硫酸钠，充分搅拌混合，在80℃保温20分，所得物料以1000rpm的搅拌速率搅拌10min，之后倒入模具(厚度为1cm)中；
(3)将步骤(2)所得物料干燥、脱模(自然干燥，表面成型后脱模)后，在1700℃保温60min，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
实验例1
对本发明所得陶瓷吸声材料不同频率下的吸声系数进行测试，采用驻波管实验(GB/T18696.1-2004)，所得结果如下：
表1本发明所得陶瓷吸声材料吸声系数
对常规市售吸声材料不同频率下的吸声系数进行测试，采用驻波管实验(GB/T18696.1-2004)，其中对比例1为超细玻璃棉，对比例2为矿渣棉，对比例3为玻璃丝，对比例4为珍珠岩砌块，对比例5为水泥膨胀珍珠岩板，所得结果如下：
表2常规吸声材料吸声系数
通过表1和表2可以看出，本发明陶瓷吸声材料相比现有技术中常规吸声材料在全频范围内均具有更为优异的吸声性能，相比对比例中最低厚度为5cm的吸声材料，本发明陶瓷吸声材料产品的厚度约为1cm左右，具有显著的进步性；此外，当吸声材料与建筑表面之间具有空腔时，能够有效提高吸声性能，那么当本发明陶瓷吸声材料具体应用时，通过在其与建筑表面之间设置空腔，还能够使吸声效果在表1基础上大幅提高。
实验例2
对本发明所得陶瓷吸声材料的燃烧性能、环保性能、湿胀率、抗紫外线、降噪系数进行检测，结果如下所示：
表2本发明陶瓷吸声材料性能参数
通过表2可以看出，本发明陶瓷吸声材料均具有优异的防火性能、环保性能、耐湿性能和抗紫外线性能，本发明陶瓷吸声材料的降噪系数可达0.8以上，具有优异的降噪性能。
本发明所得陶瓷吸声材料具有以下优点：
一、抗撞击——其多孔结构，使面板具有极强的抗击性，经日常实际使用证实；
二、耐刻刮——特殊的多孔结构，使陶瓷板具有耐刻刮性，即使受各种硬物作用也能长期保持外形不受损伤；
三、易清洗——紧密的无渗透表面，使灰尘不易粘附于其上，因此该产品可以用相关的溶剂很方便地清洗，而不会对颜色产生任何影响；
四、防潮性——吸水性可以和玻璃相媲美，因此不会受天气变化和潮气的影响，也不会腐坏或产生霉菌；
五、抗紫外线——防紫外线性能和面板颜色的稳定性能都达到了国际标准，因此不受天气变化的影响，不管是日晒雨淋，还是气温急剧变化，其核心和外观都不会改变；
六、防火性——表面对燃烧的香烟有极强的防护能力，该材料阻燃，面板不会融化，能长期保持特性；
七、耐化学腐蚀——具有很强的耐化学腐蚀的特性。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (10)
1.一种陶瓷吸声材料，其特征在于，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-30份、碳化硅20-30份、堇青石20-30份、硅酸盐5-10份、助剂5-10份和发泡剂1-2份；
优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20-25份、碳化硅20-25份、堇青石25-30份、硅酸盐7-10份、助剂5-7份和发泡剂1-2份；
进一步优选地，所述陶瓷吸声材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
刚玉20份、碳化硅20份、堇青石30份、硅酸盐10份、助剂5份和发泡剂2份。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷吸声材料，其特征在于，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钡和硅酸铝中的一种或多种，优选包括硅酸钠、硅酸钙和硅酸镁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷吸声材料，其特征在于，所述助剂包括增粘剂、增稠剂、增强剂、分散剂、保水剂、润滑剂和助磨剂中的一种或多种，优选包括增粘剂、增稠剂、增强剂中的一种或多种，进一步优选包括聚氧化乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷吸声材料，其特征在于，所述发泡剂包括化学发泡剂、物理发泡剂和表面活性剂中的一种或多种，优选包括偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐、碳黑、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类发泡剂和纸浆废液中的一种或多种，进一步优选包括十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，其特征在于，按比例将原料混合后，经发泡工艺后，烧结得到一种陶瓷吸声材料。
6.根据权利要求5所述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，其特征在于，所述发泡工艺包括在70-90℃保温10-30分，然后充分搅拌；优选地，在75-85℃保温15-25分，进一步优选在80℃保温20分。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，其特征在于，以1000-2000rpm的搅拌速率搅拌5-15min，优选以1000-1500rpm的搅拌速率搅拌8-12min，进一步优选以1000rpm的搅拌速率搅拌10min。
8.根据权利要求5所述的一种陶瓷吸声材料的制备方法，其特征在于，所述烧结为在1600-1900℃保温30-120min，优选为在1700-1800℃保温30-90min，进一步优选为在1700℃保温60min。
9.如权利要求1所述的一种陶瓷吸声材料的用途，其特征在于，所述陶瓷吸声材料用作建筑吸声材料。
10.根据权利要求9所述的一种陶瓷吸声材料的用途，其特征在于，将所述陶瓷吸声材料的底部固定在建筑表面；优选地，所述陶瓷吸声材料的底部与建筑表面之间设置空腔。
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