CN109608167A - 一种发泡陶瓷保温板 - 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保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石20‑40份，铁尾矿10‑20份，粉煤灰10‑30份，白云石5‑15份，碳化硅4‑10份，远红外陶瓷粉3‑9份，煅烧滑石4‑10份，珍珠岩8‑12份，碳酸钙3‑9份，环氧树脂粉末10‑20份，抗裂纤维2‑4份，水镁石纳米纤维1‑3份，改性硅藻土7‑15份，石墨烯2‑4份。本发明以煤矸石、铁尾矿、粉煤灰等固体废弃物为主要原料，为资源再利用提供了有效的解决途径，同时使得发泡陶瓷保温板具有较高的力学强度。珍珠岩通过碳酸钙和环氧树脂粉末包膜处理，可增加保温板的整体强度和耐老化性能，还能够降低吸水率，提高抗渗率。通过各原料相互辅助使得到的保温板具有抗裂、抗渗、保温、阻燃、耐磨、抗压的效果。

Description

一种发泡陶瓷保温板
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保温板。
背景技术
随着社会的进步，人们对于环保的概念逐渐深入。墙体保温材料是近年来发展的新型材料，其作用在于节约材料的同时，能够提高墙体保温性能，并能节约能源、减少环境污染。发泡陶瓷保温材料是近年来发展起来的一种新型材料，具有气孔率高、热导率低、重量轻、硬度高、抗热震、耐高温、耐腐蚀以及良好的机械强度等优点。
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。公开号为CN106588081A的专利公开了一种铁尾矿基轻质保温发泡陶瓷材料的制备，以铁尾矿为主要原料，降低了原料成本，且解决了铁尾矿污染环境问题，实现了资源的综合利用，但该方案制得的发泡陶瓷材料强度较低，可应用范围较窄。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种发泡陶瓷保温板，具有良好的抗压、抗渗性能，使用寿命长。
本发明采用以下技术方案：
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石20-40份，铁尾矿10-20份，粉煤灰10-30份，白云石5-15份，碳化硅4-10份，远红外陶瓷粉3-9份，煅烧滑石4-10份，珍珠岩8-12份，碳酸钙3-9份，环氧树脂粉末10-20份，抗裂纤维2-4份，水镁石纳米纤维1-3份，改性硅藻土7-15份，石墨烯2-4份。
进一步的，铁尾矿中包括40-45％二氧化硅、25-30％氧化镁、10-15％氧化铁、7-10％氧化钙、4-8％三氧化二铝及其它矿物。
进一步的，抗裂纤维由25％聚酯纤维、25％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，煤矸石、铁尾矿、粉煤灰的粒径小于60目。
进一步的，该发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
进一步的，步骤(3)中搅拌机的搅拌速率为2000-4000转/份，时间为20-30min。
进一步的，步骤(4)中的煅烧工艺为先升温至700-800℃，保温1-2h；再升温至900-1100℃，保温2-3h，之后升温至1200-1400℃，保温1-2h，最后缓慢冷却至常温。
本发明的发泡陶瓷保温板，以煤矸石、铁尾矿、粉煤灰等固体废弃物为主要原料，煤矸石是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值；煤矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属，其化学成分组成的百分率为SiO2 52-65％、Al2O3 16-36％、Fe2O3 2.28-14.63％、CaO 0.42-2.32％、MgO 0.44-2.41％、TiO2 0.90-4％、P2O50.007-0.24％、(K2O+Na2O)1.45-3.9％、V2O5 0.008-0.03％；铁尾矿的无机成分也主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物；粉煤灰中含有较高的硅含量和铝含量；当以上述三种固体废弃物作为主要原料制备发泡陶瓷保温板时，其中的二氧化硅和三氧化二铝在高温熔融时反应生成具有莫来石相的独特结构，使得发泡陶瓷保温板具有较高的力学强度。本发明中白云石、碳酸钙和碳化硅作为发泡剂；煅烧滑石具有良好的耐酸碱性、耐水性、耐污性、耐老化性以及化学稳定性，同时阻燃性能良好，作为发泡陶瓷保温板的添加料之一，有助于提高保温板的稳定性、耐腐蚀性和阻燃效果；且可作为高温助熔剂，有助于发泡陶瓷保温板的煅烧工艺进行。添加的珍珠岩通过碳酸钙和环氧树脂粉末包膜处理，可增加保温板的整体强度和耐老化性能，而且还能够降低吸水率，提高抗渗率。抗裂纤维的添加能大大改善发泡陶瓷保温板的防裂抗渗性能和抗冲击性能，增加了发泡陶瓷板的韧性。水镁石纳米纤维具有较高的抗拉弹性模量，水镁石纳米纤维的添加提高了保温板的韧性。远红外陶瓷粉可提高保温板的保温性能；石墨烯添加剂具有极高的比表面积和强度，可提高保温板的硬度、耐高温和阻燃性能。
本发明的发泡陶瓷保温板，采用的制作方法操作简单、环保性能好，采用分段煅烧，可增强保温板的性能。升温至1200-1400℃，白云石和碳酸钙在此温度下可分解产生二氧化碳来形成孔隙，使得发泡陶瓷保温板具有较高的孔隙率，进而具有质轻的性能。同时通过各原料相互辅助起到了抗裂、抗渗、保温、阻燃、耐磨、抗压的效果，其抗压强度大于3MPa，吸水率小于0.5％，导热系数在0.06W/m.k以下，燃烧等级为A级，体积密度为180-230kg/m3。
本发明的发泡陶瓷保温板,以煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等固废为主要原料，为资源再利用提供了有效的解决途径，有利于环境保护，且可大量节约生产成本。可满足建筑保温隔热装饰一体化安装效果，大大提高建造过程的装配率，缩短整体的施工工期，节约建设成本。
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
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石20份，铁尾矿18份，粉煤灰14份，白云石5份，碳化硅4份，远红外陶瓷粉5份，煅烧滑石4份，珍珠岩8份，碳酸钙3份，环氧树脂粉末10份，抗裂纤维2份，水镁石纳米纤维1份，改性硅藻土7份，石墨烯2份。
本实施例的发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，搅拌速率为2000转/份，时间为30min，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，煅烧工艺为先升温至700℃，保温2h；再升温至900℃，保温2.5h，之后升温至1200℃，保温1h，最后缓慢冷却至常温，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
实施例2
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石25份，铁尾矿10份，粉煤灰22份，白云石7份，碳化硅5份，远红外陶瓷粉8份，煅烧滑石5份，珍珠岩9份，碳酸钙4份，环氧树脂粉末20份，抗裂纤维4份，水镁石纳米纤维1份，改性硅藻土13份，石墨烯2份。
本实施例的发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，搅拌速率为2500转/份，时间为28min，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，煅烧工艺为先升温至720℃，保温1.5h；再升温至950℃，保温3h，之后升温至1250℃，保温2h，最后缓慢冷却至常温，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
实施例3
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石30份，铁尾矿15份，粉煤灰20份，白云石10份，碳化硅7份，远红外陶瓷粉6份，煅烧滑石7份，珍珠岩10份，碳酸钙6份，环氧树脂粉末15份，抗裂纤维3份，水镁石纳米纤维2份，改性硅藻土11份，石墨烯3份。
本实施例的发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，搅拌速率为3000转/份，时间为25min，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，煅烧工艺为先升温至750℃，保温1.5h；再升温至1000℃，保温2.5h，之后升温至1300℃，保温1.5h，最后缓慢冷却至常温，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
实施例4
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石35份，铁尾矿12份，粉煤灰10份，白云石13份，碳化硅10份，远红外陶瓷粉3份，煅烧滑石8份，珍珠岩11份，碳酸钙7份，环氧树脂粉末12份，抗裂纤维3份，水镁石纳米纤维3份，改性硅藻土9份，石墨烯4份。
本实施例的发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，搅拌速率为3800转/份，时间为20min，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，煅烧工艺为先升温至760℃，保温2h；再升温至1050℃，保温2h，之后升温至1380℃，保温2h，最后缓慢冷却至常温，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
实施例5
一种发泡陶瓷保温板，由以下重量份的原料组成：煤矸石40份，铁尾矿20份，粉煤灰30份，白云石15份，碳化硅8份，远红外陶瓷粉9份，煅烧滑石10份，珍珠岩12份，碳酸钙9份，环氧树脂粉末18份，抗裂纤维4份，水镁石纳米纤维3份，改性硅藻土15份，石墨烯3份。
本实施例的发泡陶瓷保温板，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，搅拌速率为4000转/份，时间为22min，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，煅烧工艺为先升温至800℃，保温1h；再升温至1100℃，保温2h，之后升温至1400℃，保温1h，最后缓慢冷却至常温，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
将实施例1-5中制得的发泡陶瓷保温板进行性能测试：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；吸水率(％)按照GB/T 5486进行检测；体积密度(kg/m3)按照GB/T 5486-2008进行检测；结果如表1所示。
表1发泡陶瓷保温板性能测试结果
由表1可知，本发明的发泡陶瓷保温板其抗压强度大于3MPa，吸水率小于0.5％，导热系数在0.06W/m.k以下，燃烧等级为A级，体积密度为180-230kg/m3，具有良好的抗裂、抗渗、保温、阻燃、耐磨、抗压的效果，可被广泛用作墙体保温材料。同时本发明以煤矸石、铁尾矿和粉煤灰固废为主要原料，降低了产品的原料成本，且为固废资源再利用提供了新的、有效的途径，节能环保。
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 (7)

1.一种发泡陶瓷保温板，其特征在于，由以下重量份的原料组成：煤矸石20-40份，铁尾矿10-20份，粉煤灰10-30份，白云石5-15份，碳化硅4-10份，远红外陶瓷粉3-9份，煅烧滑石4-10份，珍珠岩8-12份，碳酸钙3-9份，环氧树脂粉末10-20份，抗裂纤维2-4份，水镁石纳米纤维1-3份，改性硅藻土7-15份，石墨烯2-4份。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述铁尾矿中包括40-45％二氧化硅、25-30％氧化镁、10-15％氧化铁、7-10％氧化钙、4-8％三氧化二铝及其它矿物。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述抗裂纤维由25％聚酯纤维、25％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.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述煤矸石、铁尾矿、粉煤灰的粒径小于60目。
5.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，采用以下方法制备：
(1)将煤矸石、铁尾矿加入雾化干燥塔中清洗干燥，之后连同粉煤灰加入到球磨机中球磨，过60目筛，取筛下产物为混合物A；
(2)将白云石、煅烧滑石、珍珠岩、碳酸钙、改性硅藻土混合后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，取筛下产物为混合物B；
(3)将混合物A加入混合物B中，之后再依次加入碳化硅、远红外陶瓷粉、环氧树脂粉末、抗裂纤维、水镁石纳米纤维和石墨烯，充分混合后加入搅拌机中搅拌混合，得到混合物C；
(4)将混合物C装入模具中，将模具加入煅烧炉中煅烧，得到保温板半成品；
(5)将保温板半成品根据所需尺寸进行切割，即得发泡陶瓷保温板。
6.根据权利要求5所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，步骤(3)中搅拌机的搅拌速率为2000-4000转/份，时间为20-30min。
7.根据权利要求5所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，步骤(4)中的煅烧工艺为先升温至700-800℃，保温1-2h；再升温至900-1100℃，保温2-3h，之后升温至1200-1400℃，保温1-2h，最后缓慢冷却至常温。
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