CN108203308A - 一种开孔泡沫玄武岩材料及制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种开孔泡沫玄武岩材料及制作方法，属于玄武岩材料领域。本发明解决了现有吸音材料可循环利用率差，工艺复杂的问题，提供了一种开孔泡沫玄武岩材料，其由聚合物海绵吸附玄武岩浆料经焙烧制成，所述玄武岩浆料由以下质量含量的原料配比制成：玄武岩粉体60％～80％、粘结剂5％～10％、分散剂5％～10％和助熔剂10％～20％，各原料质量百分数总和为100％，浆料中的固相含量占40～60％；具体方法是通过有机躯体聚合物海绵的预处理，玄武岩浆料的制备，开孔泡沫玄武岩生坯的制备，开孔泡沫玄武岩的烧结等步骤制成开孔泡沫玄武岩材料。本发明可应用于吸音材料的加工与利用。

Description

一种开孔泡沫玄武岩材料及制作方法
技术领域
本发明涉及一种玄武岩材料，尤其是涉及一种开孔泡沫玄武岩材料及制作方法。
背景技术
噪音是伤害耳朵感声器官的感觉发细胞，一旦感觉发细胞受到伤害，则永远不会复原。感觉高频率的感觉发细胞最容易受到噪音的伤害，因此一般人听力已经受噪音伤害了，如果没有做听力检验却往往不自觉，听力会在不知不觉中一直减弱。
现在城市吸音依然是一个严峻的问题，城市噪音严重影响着人们的生活，处于嘈杂的环境中会，人们的身体健康水平会不断下降，学习和工作的效率也会不断降低，因此防噪音，一直是人们不断要解决的问题，由此而衍生出一些具有吸音功能的建筑材料，但是这些材料往往可循环利用率差，生产成本高且工艺复杂。所以现在急需一种可循环利用、节省资源、方便生产的发泡玄武岩环保吸音材料及制作方法。
发明内容
为了提供一种可循环利用，节省资源，生产方便的环保吸音材料，本发明提供了一种开孔泡沫玄武岩材料，其由聚合物海绵吸附玄武岩浆料经焙烧制成，所述聚合物海绵的材质为聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一种；所述玄武岩浆料由以下质量含量的原料配比混合后加水制成：玄武岩粉体60％～80％、粘结剂5％～10％、分散剂5％～10％和助熔剂10％～20％，各原料质量百分数总和为100％，浆料中的固相含量占40％～60％。
优选地，本发明所述的开孔泡沫玄武岩材料，所述玄武岩浆料由以下质量含量的原料配比制成：玄武岩粉体70％、粘结剂10％、分散剂5％、助熔剂15％。
所述聚合物海绵规格为10cm*10cm*3cm或60cm*60cm*5cm。
所述粘结剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、硅溶胶、煤系高岭土中的一种或几种的组合，当粘结剂为几种粘结剂的混合时，各粘结剂之间以任意比混合。
所述分散剂为聚丙烯酰胺、聚山梨酸酯、聚丙烯酸胺中的一种或几种的组合，当分散剂为几种分散剂的混合时，各分散剂之间以任意比混合。
所述助熔剂为白云石、硼砂中的一种。
本发明还提供了上述开孔泡沫玄武岩材料的制作方法，具体步骤如下：
(1)有机躯体的预处理：将聚合物海绵浸泡在质量分数为10％～20％的氢氧化钠溶液中，并置于40～60℃水浴中加热水解3～6h，晾干后将海绵浸泡在表面改性剂溶液中，放置10～15h，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由玄武岩粉体、分散剂、粘结剂和助溶剂按比例混合后加水制成，浆料中的固相含量占40％～60％，所述固相是指玄武岩、分散剂、粘结剂和助溶剂组成的混合物；然后放入球磨机内混磨5～10h，得到玄武岩浆料；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中，挤压，使浆料充分浸入海绵内，然后排除浆料，干燥后得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，500～600℃，保温30～60min，再升温至1000～1500℃，保温60～90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
优选地，步骤(1)所述表面改性剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素中的一种或两种的组合，当表面改性剂为上述两种的混合时，聚乙烯醇、羟甲基纤维素以任意比混合，表面改性剂溶液的浓度根据所用的改性剂具体确定。
步骤(4)所述将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以0.5～2℃/min的升温速率升至500～600℃，保温30～60min，再以5～10℃/min的升温速率升至1000～1500℃，保温60～90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
更优选地，步骤(4)所述将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以1.2℃/min的升温速率升至550℃，保温45min，再以7.5℃/min的升温速率升至1250℃，保温75min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
有益效果
本发明的方法简单，容易操作，制得的成品具有无毒无辐射，导热系数低，隔音能力良好，防蛀，耐腐蚀，化学性质稳定良好等优点。可广泛应用于城市吸音工程，如可作为环保保温防潮墙纸材料，是一种可循环利用、节省资源、方便生产的发泡玄武岩环保吸音材料。
具体实施方式
实施例1.开孔泡沫玄武岩材料的制作方法。
(1)有机躯体的预处理：将60cm*60cm*5cm大小的聚苯乙烯海绵用去离子水反复冲洗去除杂质，浸泡在质量分数为20％的氢氧化钠溶液中，并置于60℃水浴中加热水解6h，用去离子水洗净、晾干；晾干后将海绵浸泡在质量浓度为5％的羟甲基纤维素溶液中，放置15h，取出甩净多余的溶液，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由质量分数为70％的玄武岩粉体、质量分数为10％的聚乙烯醇、质量分数为5％的聚丙烯酰胺和质量分数为15％的硼砂组成，各原料成分配比称量后混合，然后向浆料混合物中加入水，使得浆料中的固相含量占60％，然后放入球磨机内混磨10h，得到均匀且流动性好的玄武岩浆料，待用；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中反复挤压，使浆料充分浸入海绵内，如此反复处理5～7次，然后排除海绵内的浆料，放置室温条件下完全干燥，干燥后得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以2℃/min的升温速率升至600℃，保温60min，再以10℃/min的升温速率升至1500℃，保温90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
实施例2.开孔泡沫玄武岩材料的制作方法。
(1)有机躯体的预处理：将60cm*60cm*5cm大小的聚苯乙烯海绵用去离子水反复冲洗去除杂质，浸泡在质量分数为20％的氢氧化钠溶液中，并置于60℃水浴中加热水解6h，用去离子水洗净、晾干；晾干后将海绵浸泡在质量浓度为5％的羟甲基纤维素溶液中，放置15h，取出甩净多余的溶液，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由质量分数为80％的玄武岩粉体、质量分数为5％的聚乙烯醇、质量分数为5％的聚丙烯酰胺和质量分数为10％的硼砂组成，各原料成分配比称量后混合，然后向浆料混合物中加入水，使得浆料中的固相含量占60％，然后放入球磨机内混磨10h，得到均匀且流动性好的玄武岩浆料，待用；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中反复挤压，使浆料充分浸入海绵内，如此反复处理5～7次，然后排除海绵内的浆料，放置室温条件下完全干燥，干燥后得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以2℃/min的升温速率升至600℃，保温60min，再以10℃/min的升温速率升至1500℃，保温90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
实施例3.开孔泡沫玄武岩材料的制作方法。
(1)有机躯体的预处理：将10cm*10cm*3cm大小的聚氯乙烯海绵用去离子水反复冲洗去除杂质，浸泡在质量分数为15％的氢氧化钠溶液中，并置于50℃水浴中加热水解6h，用去离子水洗净、晾干；晾干后将海绵浸泡在质量浓度为8％的聚乙烯醇溶液中，放置12h，取出甩净多余的溶液，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由质量分数为70％的玄武岩粉体、质量分数为7.5％的羟甲基纤维素、质量分数为7.5％的聚山梨酸酯和质量分数为15％的硼砂组成，各原料成分配比称量后混合，然后向浆料混合物中加入水，使得浆料中的固相含量占50％，然后放入球磨机内混磨8h，得到均匀且流动性好的玄武岩浆料，待用；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中，反复挤压，使浆料充分浸入海绵内，如此反复处理5～7次，然后排除海绵内的浆料，放置室温条件下完全干燥，得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以0.5℃/min的升温速率升至500℃，保温30min，再以5℃/min的升温速率升至1250℃，保温60min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
实施例4.开孔泡沫玄武岩材料的制作方法。
(1)有机躯体的预处理：将10cm*10cm*3cm大小的聚氨酯海绵用去离子水反复冲洗去除杂质，浸泡在质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，并置于40℃水浴中加热水解3h，用去离子水洗净、晾干；晾干后将海绵浸泡在质量浓度为8％的聚乙烯醇溶液中，放置10h，取出甩净多余的溶液，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由质量分数为60％的玄武岩粉体、质量分数为10％的硅溶胶、质量分数为10％的聚丙烯酸胺、质量分数为20％的白云石组成，各原料成分配比称量后混合，然后向浆料混合物中加入水，使得浆料中的固相含量占40％，然后放入球磨机内混磨5h，得到均匀且流动性好的玄武岩浆料，待用；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中，反复挤压，使浆料充分浸入海绵内，如此反复处理5～7次，然后排除海绵内的浆料，放置室温条件下完全干燥，得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以1.2℃/min的升温速率升至550℃，保温45min，再以7.5℃/min的升温速率升至1250℃，保温75min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
表1本发明方法制备的开孔泡沫玄武岩技术指标
物理性能 总指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
干体积密度(kg/m3) 230～290 260 290 250 230
孔隙率(％) 85～95 90 85 90 95
最高使用温度(℃) 600 600 600 600 600
最低使用温度(℃) -80 -80 -80 -80 -80
通过实施案例可以发现随着玄武岩矿粉添加比例的减少干体积密度逐渐变小，而孔隙率逐渐变大，可根据使用要求制备不同孔隙率的产品。
本发明方法制备的开孔发泡玄武岩环保保温防潮墙纸材料具有气孔与外界连通，形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，作为吸附、催化、吸声、载体等功能材料使用，使用后可回收重新制粉并添加少量发泡剂而重新制备泡沫玄武岩材料。

Claims (10)

1.一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，该材料由聚合物海绵吸附玄武岩浆料经焙烧制成，所述聚合物海绵的材质为聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一种；所述玄武岩浆料由以下质量含量的原料配比混合后加水制成：玄武岩粉体60％～80％、粘结剂5％～10％、分散剂5％～10％和助熔剂10％～20％，各原料质量百分数总和为100％，浆料中的固相含量占40％～60％。
2.根据权利要求1所述的一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，所述玄武岩浆料由以下质量含量的原料配比制成：玄武岩粉体70％、粘结剂10％、分散剂5％、助熔剂15％。
3.根据权利要求1所述的一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，所述聚合物海绵规格为10cm*10cm*3cm或60cm*60cm*5cm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、硅溶胶、煤系高岭土中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酰胺、聚山梨酸酯、聚丙烯酸胺中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种开孔泡沫玄武岩材料，其特征在于，所述助熔剂为白云石、硼砂中的一种。
7.一种权利要求1-3任一项所述的开孔泡沫玄武岩材料的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)有机躯体的预处理：将聚合物海绵浸泡在质量分数为10％～20％的氢氧化钠溶液中，并置于40～60℃水浴中加热水解3～6h，晾干后将海绵浸泡在表面改性剂溶液中，放置10～15h，晾干；
(2)玄武岩浆料的制备：浆料由玄武岩粉体、分散剂、粘结剂和助溶剂按比例混合后加水制成，浆料中的固相含量占40％～60％，然后放入球磨机内混磨5～10h，得到玄武岩浆料；
(3)开孔泡沫玄武岩生坯的制备：将预处理后的海绵浸渍在玄武岩浆料中，挤压，使浆料充分浸入海绵内，然后排除浆料，干燥后得到开孔泡沫玄武岩生坯；
(4)开孔泡沫玄武岩的烧结：将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，500～600℃，保温30～60min，再升温至1000～1500℃，保温60～90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
8.根据权利要求7所述的一种开孔泡沫玄武岩材料的制作方法，其特征在于，步骤(1)所述表面改性剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素中的一种或两种的组合。
9.根据权利要求7所述的一种开孔泡沫玄武岩材料的制作方法，其特征在于，步骤(4)所述将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以0.5～2℃/min的升温速率升至500～600℃，保温30～60min，再以5～10℃/min的升温速率升至1000～1500℃，保温60～90min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
10.根据权利要求9所述的一种开孔泡沫玄武岩材料的制作方法，其特征在于，步骤(4)所述将开孔泡沫玄武岩生坯放入窑炉内，以1.2℃/min的升温速率升至550℃，保温45min，再以7.5℃/min的升温速率升至1250℃，保温75min后，随炉冷却后得到开孔泡沫玄武岩。
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