CN108558435A - 一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用 - Google Patents

一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用。所述制备方法包括如下步骤：制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒；配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液；配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料；注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯；烧结：对所述生坯进行烧结，得到隔热陶瓷材料。本发明采用高强度、低烧结活性、闭气孔率较高的陶瓷空心颗粒制备出抗压强度高、热导率低的隔热陶瓷材料，可在保温墙或高温炉中应用。

Description

一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种隔热陶瓷材料、制备方法及其应用。
背景技术
多孔陶瓷的孔结构可以分为开孔和闭孔，闭孔结构能够阻隔空气的热对流传热，具有更好的隔热效果。另外，闭孔支撑结构拥有互相支撑的拱形壁面，其机械强度比开孔结构更高。因此，闭孔陶瓷材料在隔热领域受到了广泛的研究和应用。
目前，制备闭孔陶瓷的方法主要有化学发泡法和多孔材料法。化学发泡法是利用化学反应生成气体进行造孔，但该方法对闭孔的生成难以控制。多孔材料法是一种采用陶瓷空心颗粒制备闭孔多孔陶瓷的方法，相互接触的空心颗粒在烧结中发生传质烧结而粘结在一起，颗粒内部的气孔得到保留，以此制备闭气孔支撑结构的陶瓷。多孔材料法相比于化学发泡法，更易于调控闭孔大小及闭孔含量，因此受到研究者较多的青睐。然而，目前所采用的陶瓷空心颗粒多为粉煤灰空心微球，该类空心颗粒具有疏松多孔的壳体，承压强度较低。在制备陶瓷材料时，需要用致密的陶瓷粉体去增强陶瓷，从而使得陶瓷材料的孔隙率降低，隔热效果变差。另外，疏松的壳体具有较高的烧结活性，闭气孔在烧结过程中收缩大，最终导致产品的隔热效果不佳。
从上述可见，空心颗粒强度不足、烧结收缩大，是多孔材料法制备高性能隔热陶瓷的主要技术难题。有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有陶瓷材料制备中所用的空心颗粒强度不足、烧结收缩大的问题，本发明提供了一种采用高强度、低烧结活性、闭气孔率较高的陶瓷空心颗粒制备隔热陶瓷材料的制备方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种隔热陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒；
(2)配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液；
(3)配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料；
(4)注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯；
(5)烧结：对所述生坯进行烧结，得到隔热陶瓷材料。
优选地，所述步骤(1)按照如下方式进行：
将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，配制成固含量为30～70wt.％的浆料，然后通过喷雾干燥设备将所述浆料喷出并干燥，获得球形的纳米团聚颗粒；
采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，制得陶瓷空心颗粒。进一步优选地，所述放电等离子烧结的工艺参数为：
电压：7～10kv；电流：2～6A；中心气：Ar，通量为0.8～1.0m3/h；边气：Ar，通量为3.5～5.0m3/h；氧气通量：10～15L/min，冷却气：空气，通量为6～10m3/h；加料速率：10～15g/min。
进一步优选地，所述陶瓷空心颗粒粒径为30～150μm，壁厚为5～10μm，液压强度达到40～90MPa，闭孔率为40～80％，闭孔收缩率低于3％。
优选地，所述陶瓷粉体选自氧化硅粉体、氧化铝粉体、氧化锆粉体、莫来石粉体、氮化硅粉体中的任一种。
优选地，所述有机单体为丙烯酰胺，浓度为2～20wt.％；
所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺，与丙烯酰胺的质量比1：(10～30)；
所述引发剂为过硫酸铵，占丙烯酰胺质量的3～10wt.％；
所述催化剂为四甲基乙二胺，与过硫酸铵的质量比为(1～6)：1。
进一步优选地，步骤(3)中，所述陶瓷空心颗粒和所述有机预混液的质量比为(2.5～4)：1。
优选地，步骤(4)中，在30～80℃下进行所述聚合反应，反应时间为10～90分钟；
在60～80℃下进行所述干燥，干燥时间为8～10小时；和/或
步骤(5)中，在1200～1700℃下进行所述烧结，烧结时间2～5小时。
本发明还提供了一种隔热陶瓷材料，采用上述任一项所述的制备方法制得。
优选地，所述隔热陶瓷材料的常温抗压强度为4～30MPa，常温热导率为0.1～2.5W/(m·k)。
上述陶瓷隔热材料在保温墙或高温炉中的应用。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明所用的陶瓷空心颗粒由松散的团聚颗粒经过瞬时高温烧结而成，然后利用注凝成型工艺将空心颗粒堆积结构固结成型，利用烧结除去有机物质并使颗粒接触部位形成一定强度的颈部，而颗粒内部的闭孔孔隙得到很好的保留，从而获得高气孔率、高强度的隔热陶瓷材料。由于本发明所用的陶瓷空心颗粒的壳体致密、自身强度高，因此本发明提供的制备方法仅用空心颗粒就能够保证最终陶瓷的强度，所以不需要再添加其他致密的颗粒，陶瓷的孔隙率能达到更高，隔热效果更好。
(2)本发明提供的陶瓷空心颗粒的壳体致密，烧结活性较低：本本发明提供的陶瓷空心颗粒具有致密的壳体结构，在烧结过程中，致密壳体能够很好的保护颗粒内部的气孔，使得获得陶瓷具有很好的闭孔率，隔热效果好。
(3)用粒径40～90μm，壁厚5～7μm，密度0.6～1g/cm3，承压强度40～90MPa的SiO2空心颗粒，制备了常温下抗压强度3.2～14MPa，热导率0.102～0.218W/(m·k)的隔热陶瓷。该陶瓷在600℃下，依然具有良好的隔热性能，热导率低于0.3W/(m·k)。
附图说明
图1是本发明制备隔热陶瓷材料的流程图；
图2是本发明所制备的隔热陶瓷的断面形貌照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
本发明提供了一种隔热陶瓷材料的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒。
本发明所用的陶瓷空心颗粒是由松散的团聚颗粒经过瞬时高温烧结而成，具体制备方法可以按照如下方式进行：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂(可以用水，也可以用乙醇)中，配制成固含量为30～70wt.％的浆料，然后通过喷雾干燥设备将所述浆料喷出并干燥，获得球形的纳米团聚颗粒；采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，制得陶瓷空心颗粒。所述放电等离子烧结的工艺参数可以按照如下方式进行设定：电压：7～10kv；电流：2～6A；中心气：Ar，通量为0.8～1.0m3/h；边气：Ar，通量为3.5～5.0m3/h；氧气通量：10～15L/min，冷却气：空气，通量为6～10m3/h；加料速率：10～15g/min。空心颗粒结构调控陶瓷性能，随着颗粒粒径的增大，陶瓷隔热效果提高，但支撑强度下降；随着空心颗粒壁厚的增大，陶瓷隔热效果降低，但支撑强度提高。经过研究，本发明发现，当浆料的固含量在30～70wt.％的范围内，可以获得一种具有优异隔热性能和支撑强度的陶瓷材料。利用上述方法制得的陶瓷空心颗粒粒径为30～150μm，壁厚为5～10μm，液压强度达到40～90MPa，闭孔率为40～80％，闭孔收缩率低于3％。利用上述方法制得的空心颗粒拥有致密的壳体，壳体密度达到材质密度的97％以上，自身承压强度较高，为隔热陶瓷提供了良好的机械强度。这一空心颗粒的致密壳体作为陶瓷骨架，在烧结中不易塌陷、破坏、收缩，闭孔结构在烧结后能够很好保留，陶瓷中气孔占比大于80％。该空心颗粒在陶瓷制备过程中即是造孔剂又是陶瓷基质，无其他致密颗粒添加，因此陶瓷密度低、隔热效果好。在本发明中，闭孔陶瓷内部所有的闭孔都是球形，陶瓷的微观结构和性能调控可以通过调节空心颗粒的大小或者壁厚实现。
制备空心颗粒所用的陶瓷粉体可以选择氧化硅粉体、氧化铝粉体、氧化锆粉体、莫来石粉体、氮化硅粉体中的任一种。空心颗粒制备隔热陶瓷的烧结温度与空心颗粒的材质有关。另外，材质的选择还影响陶瓷材料的应用温度范围。例如：由氧化硅粉体制得的隔热陶瓷可用温度不高于1000℃的隔热，由氧化铝粉体制得的隔热陶瓷可用温度不高于1500℃，由氮化硅粉体制得的隔热陶瓷可用温度不高于1400℃。在实际应用时，人们可以根据应用情况的温度条件来选择适宜的材质。
本发明选择注凝成型作为成型工艺，该工艺可以保证空心颗粒的自由堆积，保证陶瓷微观结构的均匀性。另外，在注凝成型过程中，有机交联试剂填充在颗粒间隙并在低温烧结中烧除，对陶瓷结构和性能没有影响。本发明还提供所述注凝成型的工艺参数，空心颗粒先在配制好的液相有机预混液中均匀分散，然后通过温度调控引发有机单体聚合反应，获得高强度生坯，经过充分干燥后烧结，获得目标隔热陶瓷。具体包括如下步骤：
(2)配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液。所述有机单体为丙烯酰胺，浓度为2～20wt.％；所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺，与丙烯酰胺的质量比1：(10～30)；所述引发剂为过硫酸铵，占丙烯酰胺质量的3～10wt.％；所述催化剂为四甲基乙二胺，与过硫酸铵的质量比为(1～6)：1。
(3)配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料。所述陶瓷空心颗粒和所述有机预混液的质量比为(2.5～4)：1。
(4)注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯。所述聚合反应的反应温度优选为30～80℃，反应时间为10～90分钟。所述干燥的温度可以选择60～80℃，干燥时间可以选择8～10小时。
(5)烧结：对所述生坯进行烧结，烧结温度优选为1200～1700℃，烧结时间优选为2～5小时，得到隔热陶瓷材料。
利用上述制备方法制得的隔热陶瓷材料，常温抗压强度为4～30MPa，常温热导率为0.1～2.5W/(m·k)。
这一陶瓷隔热材料可以应用到在保温墙或高温炉中，起到隔热作用。
以下是本发明列举的实施例。
所用的陶瓷空心颗粒的制备方法包括如下步骤：
首先，将纳米陶瓷粉体分散到水中，得到固含量30-70wt.％的浆料；然后，用喷雾干燥设备将配制的浆料喷出并干燥，获得球形的纳米团聚颗粒；最后，将球形团聚颗粒作为原料，利用热等离子技术进行瞬时烧结，烧结的工艺参数可以按照如下方式进行设定：电压：7～10kv；电流：2～6A；中心气：Ar，通量为0.8～1.0m3/h；边气：Ar，通量为3.5～5.0m3/h；氧气通量：10～15L/min，冷却气：空气，通量为6～10m3/h；加料速率：10～15g/min，最终获得所述高强度、壳体致密的球形空心颗粒。
实施例1
首先，按照有机单体AM(即丙烯酰胺)为2wt.％，交联剂MBAM(即N,N-二甲基丙烯酰胺)与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED(即四甲基乙二胺)质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为5μm，强度为40MPa的氧化硅空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下进行聚合反应，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1200℃下烧结2h，得到抗压强度4MPa，热导率0.11w/(m·k)的隔热陶瓷材料，其断面形貌见图2。
实施例2
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为60μm，壁厚为5μm，强度为50MPa的氧化硅空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为2.5:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1200℃下烧结2h，得到抗压强度6MPa，热导率0.14 0.11w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例3
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为40μm，壁厚为5μm，强度为60MPa的氧化硅空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为4:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1200℃下烧结2h，得到抗压强度8MPa，热导率0.18w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例4
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为8μm，强度为55MPa的氧化硅空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3.5:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1200℃下烧结2h，得到抗压强度6.5MPa，热导率0.17w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例5
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为10μm，强度为70MPa的氧化硅空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1200℃下烧结2h，得到抗压强度8.8MPa，热导率0.2w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例6
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为5μm，强度为80MPa的氧化铝空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1500℃下烧结2h，得到抗压强度30MPa，热导率2.2w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例7
首先，按照有机单体AM为2wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的3％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为5μm，强度为80MPa的氧化铝空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1400℃下烧结2h，得到抗压强度25MPa，热导率2.1w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例8
首先，按照有机单体AM为5wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的4％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为5μm，强度为80MPa的氧化铝空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于50℃下，聚合反应时间为40min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1400℃下烧结2h，得到抗压强度25MPa，热导率2.1w/(m·k)的隔热陶瓷。
实施例9
首先，按照有机单体AM为10wt.％，交联剂MBAM与AM质量比为1:30，引发剂(NH4)2S2O4占AM质量分数的4％，(NH4)2S2O4与催化剂TEMED质量比为1:1的比例，配制有机预混液。其次，将粒径为80μm，壁厚为5μm，强度为80MPa的氧化铝空心颗粒分散到混合液中，陶瓷空心颗粒和混合液的质量比为3:1，搅拌后获得粘度为250mPa·s的浆料。接着，将配制的浆料注模后置于40℃下，聚合反应时间为30min。然后，将固化的坯体在60℃下干燥10h。最后，陶瓷生坯在1400℃下烧结2h，得到抗压强度25MPa，热导率2.1w/(m·k)的隔热陶瓷。
除了上述实施例，本发明还提供了如下对比例。
对比例1所用的制备方法包括如下步骤：采用市售陶瓷空心球(河北勇龙邦大新材料有限公司生产)进行制备。首先将平均直径为10μm的Al2O3陶瓷空心球在1200℃进行预烧，得到具有一定机械强度，同时又具有烧结活性的陶瓷空心球。该Al2O3陶瓷空心球内部完全空心。用去离子水作为溶剂，加入丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀后再加入聚丙烯酸铵，再次混合均匀，加入浓氨水，调节混合溶液的pH值为8，制备好预混液。其中，预混液中丙烯酰胺的质量浓度为30％，丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺的质量比为10:1，聚丙烯酸铵的加入量占陶瓷粉体质量的1％。将Al2O3陶瓷粉体加入到预混液中，球磨后制备得到固相含量为20wt.％的粘度小于1Pa·s的陶瓷浆料，利用真空搅拌除气机对浆料进行除气。其中，球磨时间为12h，除气时间30min。将Al2O3陶瓷空心球加入到制备好的Al2O3陶瓷浆料中并除气。其中，加入的Al2O3陶瓷空心球与制浆时用到的Al2O3陶瓷粉体的质量比为1:1，除气时间5min。随后加入四甲基乙二胺和过硫酸铵水溶液，搅拌均匀后注模，再将注入浆料的模具放入烘箱加热，待浆料完全固化后脱模。其中，四甲基乙二胺的加入量为0.5ml/1g丙烯酰胺，过硫酸铵水溶液的加入量为0.4ml/1g丙烯酰胺，过硫酸铵水溶液的质量浓度为8％，烘箱温度为80℃，加热时间为30min。经过干燥、排胶、烧结等工艺，最后制备出新型的多孔Al2O3陶瓷。其中，干燥时，首先应将样品放在空气中干燥10h，随后将样品放入75℃的烘箱中再干燥10h，排胶速率为30℃/h，最高温度为500℃，保温时间为5h，烧结温度为1650℃，保温时间3h，制得抗压强度为20MPa，热导率为5w/(m·k)的陶瓷材料。
对比例2所用的陶瓷空心颗粒同对比例1，制备方法同对比例1也基本相同，不同之处在于：对比例2未使用陶瓷粉体，制得抗压强度为10MPa，热导率为2w/(m·k)的陶瓷材料。
记录上述各个实施例和对比例制得的陶瓷材料的抗压强度(在常温下)和热导率(在常温下)，其结果见表1。
表1
从表1的结果可以看出，本发明提供的空心颗粒，强度高，颗粒堆积和烧结过后的陶瓷，也就有了足够的使用强度。实施例1至实施例5所用的制备陶瓷空心颗粒的陶瓷粉体为氧化硅，实施例6至实施例9中所用的制备陶瓷空心颗粒的陶瓷粉体为氧化铝，通过观察表1中的数据结果可以看出，氧化铝陶瓷材料的强度相对较高，但是其热导率也大于氧化硅陶瓷材料的热导率。
对比文件1和对比文件2所用的陶瓷空心球为氧化铝，其结果和实施例6至实施例9相比而言，由于对比例1所用的氧化铝空心颗粒的壳体都不致密，都是疏松多孔的，所以强度低于实施例6至实施例9制得的陶瓷材料。若只用强度很低的空心颗粒进行多孔陶瓷制备，得到的陶瓷也不会有很好的强度(见对比例2)。为了提高强度，对比例1必然要用到致密的颗粒，才能保证陶瓷强度。因此，国内外用空心颗粒做陶瓷，也都是将空心颗粒作为添加剂使用。而本发明所用的空心颗粒具有堆积结构，强度足够高，气孔率优势明显。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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精神和范围。

Claims (10)

1.一种隔热陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备陶瓷空心颗粒：将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，经干燥制得纳米团聚颗粒，采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，从而获得陶瓷空心颗粒；
(2)配制有机预混液：将有机单体、交联剂、催化剂、引发剂和水形成有机预混液；
(3)配制成型浆料：将所述有机预混液和陶瓷空心颗粒混合为成型浆料；
(4)注凝成型：将所述成型浆料注模，调控温度引发聚合反应，经干燥后获得生坯；
(5)烧结：对所述生坯进行烧结，得到隔热陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)按照如下方式进行：
将纳米陶瓷粉体分散至溶剂中，配制成固含量为30～70wt.％的浆料，然后通过喷雾干燥设备将所述浆料喷出并干燥，获得球形的纳米团聚颗粒；
采用放电等离子烧结方法对所述纳米团聚颗粒进行烧结，制得陶瓷空心颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷空心颗粒粒径为30～150μm，壁厚为5～10μm，液压强度达到40～90MPa，闭孔率为40～80％，闭孔收缩率低于3％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉体选自氧化硅粉体、氧化铝粉体、氧化锆粉体、莫来石粉体、氮化硅粉体中的任一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机单体为丙烯酰胺，浓度为2～20wt.％；
所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺，与丙烯酰胺的质量比1：(10～30)；
所述引发剂为过硫酸铵，占丙烯酰胺质量的3～10wt.％；
所述催化剂为四甲基乙二胺，与过硫酸铵的质量比为(1～6)：1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述陶瓷空心颗粒和所述有机预混液的质量比为(2.5～4)：1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，在30～80℃下进行所述聚合反应，反应时间为10～90分钟；
在60～80℃下进行所述干燥，干燥时间为8～10小时；和/或
步骤(5)中，在1200～1700℃下进行所述烧结，烧结时间2～5小时。
8.一种隔热陶瓷材料，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的隔热陶瓷材料，其特征在于，所述隔热陶瓷材料的常温抗压强度为4～30MPa，常温热导率为0.1～2.5W/(m·k)。
10.权利要求9所述的陶瓷隔热材料在保温墙或高温炉中的应用。
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