CN109437964A - 一种发泡陶瓷板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑新材料技术领域，尤其涉及一种发泡陶瓷板。本发明的发泡陶瓷板由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂30‑40份、纳米级硅微粉4‑10份、氧化铝3‑9份、硅藻土4‑10份、碳化硅5‑12份、石英砂4‑12份、碳酸钙2‑8份、白陶土10‑20份、改性石墨烯1‑3份、抗裂纤维2‑5份。以纳米级硅微粉、氧化铝、碳化硅、白陶土等具有优异耐火性能的组分为原料，还掺加石英砂、硅藻土等防火或保温材料，有效保证了发泡陶瓷板的保温、阻燃性能；抗裂纤维能大大改善发泡陶瓷板的抗裂抗渗性能及抗冲击性能，增加了发泡陶瓷板的韧性，碳化硅和石英砂的添加保证了发泡陶瓷板的抗压、耐磨性能，有助于提高陶瓷板的使用寿命，是一种良好的建筑保温隔热材料。

Description

一种发泡陶瓷板
技术领域
本发明涉及建筑新材料技术领域，尤其涉及一种发泡陶瓷板。
背景技术
近年来，人们一直致力于隔热保温材料的开发。传统混凝土加气块、页岩空心砖、陶粒混凝土墙板应用在建筑内外墙体隔墙时，存在体积大、占用建筑空间多、自身重量重、需要湿法零星砌筑施工，墙体表面需要砂浆批趟找平，需要使用大量的石沙和水泥。重要的是还要增加保温隔热层安装，施工工序繁琐、大大增加建筑施工造价，造成大量人工、材料资源的浪费。
墙体保温材料是近年来发展的新型墙体保温材料，发泡陶瓷由于具有气孔率高、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。发泡陶瓷板具有质量轻、防水性好、防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定等特点，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，能克服有机材料怕明火、易老化的致命弱点。然而现有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，生产成本高昂且消耗大量资源。因此，有必要进行改进。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种发泡陶瓷板，以固体废弃物铸造废砂等为主要原料，制备得到具有优异的抗压、耐磨、保温、抗裂等效果的墙体保温材料。
本发明采用以下技术方案：
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂30-40份、纳米级硅微粉4-10份、氧化铝3-9份、硅藻土4-10份、碳化硅5-12份、石英砂4-12份、碳酸钙2-8份、白陶土10-20份、改性石墨烯1-3份、抗裂纤维2-5份。
进一步的，该发泡陶瓷板由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂35份、纳米级硅微粉7份、氧化铝6份、硅藻土7份、碳化硅9份、石英砂8份、碳酸钙5份、白陶土15份、改性石墨烯2份、抗裂纤维4份。
进一步的，抗裂纤维由30％聚酯纤维、20％异形聚丙烯纤维、30％聚丙烯网状纤维和20％木质素纤维复合而成。
进一步的，发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
进一步的，步骤(2)中搅拌转速为3000-4000r/min，搅拌时间10-20min。
进一步的，步骤(4)中的煅烧工艺为：先在700-800℃下恒温煅烧1-2h，之后升温至900-1000℃恒温2-3h，再继续升温至1200-1300℃恒温反应1-2h，最后缓慢冷却至室温。
本发明的发泡陶瓷板，以铸造废砂为主要原料，实现了固体废弃物的再利用，节能环保；以纳米级硅微粉、氧化铝、碳化硅、白陶土等具有优异耐火性能的组分为原料，还掺加石英砂、硅藻土等防火或保温材料，有效保证了发泡陶瓷板的保温、阻燃性能，是一种良好的建筑保温隔热材料。同时本发明通过以质轻多孔的硅藻土为原料，并添加碳酸钙作为发泡剂，采用三段式升温煅烧工艺，碳酸钙分解释放出二氧化碳，使得产品内部具有疏松多孔结构，气孔率高，轻质隔热。另一方面，纳米级硅微粉具有硬度高、耐磨、抗冲击等性能，碳化硅具有化学性能稳定、耐磨性能好的优点，石英砂坚硬、耐磨，化学性能稳定，保证了发泡陶瓷板的抗压、耐磨性能，有助于提高陶瓷板的使用寿命。同时原料中添加的抗裂纤维能大大改善发泡陶瓷板的抗裂抗渗性能及抗冲击性能，增加了发泡陶瓷板的韧性。添加的改性石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，具有极高的比表面积和超强的强度及很好的韧性，能够进一步增强发泡陶瓷板的综合机械性能。
本发明制备方法操作简单，能够确保各原料充分混合，同时采用三段式升温煅烧方式，进一步提高了发泡陶瓷板的机械性能。本发明制得的发泡陶瓷板抗压强度大于2MPa，导热系数在0.07W/m.k以下，燃烧等级为A级，能够广泛用于墙体材料、保温材料和地下工程材料。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的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它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂30份、纳米级硅微粉4份、氧化铝4份、硅藻土4份、碳化硅5份、石英砂6份、碳酸钙3份、白陶土10份、改性石墨烯1份、抗裂纤维2份。
本实施例中的发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，搅拌转速为3000r/min，搅拌时间10min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，先在720℃下恒温煅烧1h，之后升温至900℃恒温2h，再继续升温至1240℃恒温反应1h，最后缓慢冷却至室温，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
实施例2
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂32份、纳米级硅微粉5份、氧化铝3份、硅藻土5份、碳化硅6份、石英砂4份、碳酸钙2份、白陶土12份、改性石墨烯2份、抗裂纤维3份。
本实施例中的发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，搅拌转速为3200r/min，搅拌时间12min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，先在700℃下恒温煅烧1h，之后升温至940℃恒温2h，再继续升温至1200℃恒温反应1h，最后缓慢冷却至室温，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
实施例3
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂35份、纳米级硅微粉7份、氧化铝6份、硅藻土7份、碳化硅9份、石英砂8份、碳酸钙5份、白陶土15份、改性石墨烯2份、抗裂纤维4份。
本实施例中的发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，搅拌转速为3500r/min，搅拌时间15min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，先在750℃下恒温煅烧1.5h，之后升温至950℃恒温2.5h，再继续升温至1250℃恒温反应1.5h，最后缓慢冷却至室温，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
实施例4
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂38份、纳米级硅微粉9份、氧化铝8份、硅藻土10份、碳化硅12份、石英砂10份、碳酸钙7份、白陶土18份、改性石墨烯3份、抗裂纤维5份。
本实施例中的发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，搅拌转速为4000r/min，搅拌时间18min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，先在780℃下恒温煅烧2h，之后升温至980℃恒温3h，再继续升温至1280℃恒温反应2h，最后缓慢冷却至室温，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
实施例5
一种发泡陶瓷板，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂40份、纳米级硅微粉10份、氧化铝9份、硅藻土9份、碳化硅10份、石英砂12份、碳酸钙8份、白陶土20份、改性石墨烯3份、抗裂纤维4份。
本实施例中的发泡陶瓷板采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，搅拌转速为3800r/min，搅拌时间20min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，先在800℃下恒温煅烧2h，之后升温至1000℃恒温3h，再继续升温至1300℃恒温反应2h，最后缓慢冷却至室温，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
将实施例1-5中制得的发泡陶瓷板进行性能测试：导热系数(W/m·k，200℃)按照GB/T 10294-2008进行检测；抗压强度(MPa)按照GB/T 4740-1999进行检测；燃烧性能按照GB8624-1997进行检测；结果如表1所示。
表1发泡陶瓷板性能测试结果
由表1可知，本发明制得的发泡陶瓷板抗压强度大于2MPa，导热系数在0.07W/m.k以下，燃烧等级为A级，具有优良的抗压、耐热、保温、阻燃效果，可广泛应用于墙体材料、保温材料和地下工程材料。同时以铸造废砂为主要原料，降低了原料成本，且为资源再利用提供了有效途径，适于大规模推广应用。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种发泡陶瓷板，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂30-40份、纳米级硅微粉4-10份、氧化铝3-9份、硅藻土4-10份、碳化硅5-12份、石英砂4-12份、碳酸钙2-8份、白陶土10-20份、改性石墨烯1-3份、抗裂纤维2-5份。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：铸造废砂35份、纳米级硅微粉7份、氧化铝6份、硅藻土7份、碳化硅9份、石英砂8份、碳酸钙5份、白陶土15份、改性石墨烯2份、抗裂纤维4份。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，所述抗裂纤维由30％聚酯纤维、20％异形聚丙烯纤维、30％聚丙烯网状纤维和20％木质素纤维复合而成。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的发泡陶瓷板，其特征在于，采用如下方法制备：
(1)按原料配比将氧化铝、硅藻土、碳化硅、石英砂、碳酸钙、白陶土混合后加入球磨机中球磨，之后过100目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)在混合物A中依次加入铸造废砂、纳米级硅微粉、改性石墨烯，充分混合后在常温下搅拌，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入抗裂纤维，充分混合后加入喷雾塔中进行喷雾干燥，得到混合物C；
(4)将混合物C加入煅烧炉中煅烧，得到发泡陶瓷板半成品；
(5)将发泡陶瓷板半成品切割成所需尺寸，得到成品。
5.根据权利要求4所述的发泡陶瓷板，其特征在于，步骤(2)中搅拌转速为3000-4000r/min，搅拌时间10-20min。
6.根据权利要求4所述的发泡陶瓷板，其特征在于，步骤(4)中的煅烧工艺为：先在700-800℃下恒温煅烧1-2h，之后升温至900-1000℃恒温2-3h，再继续升温至1200-1300℃恒温反应1-2h，最后缓慢冷却至室温。
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