CN111018492A - 发泡陶瓷制品制备方法及发泡陶瓷制品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种发泡陶瓷制品制备方法，所述发泡陶瓷制品的制备方法包括：提供发泡剂、发泡陶瓷材料、分散剂、水，球磨制备预混料；提供助融剂，将所述预混料、所述发泡陶瓷材料、所述助融剂混合球磨；对混合球磨后的混合材料喷雾干燥、造粒、布料，以形成发泡陶瓷坯体；对所述发泡陶瓷坯体进行烧结，形成发泡陶瓷制品。由于加入了所述分散剂，所述发泡剂分散的更加均匀，从而减少了所述发泡剂的用量。在保证了所述发泡陶瓷制品轻质的同时，形成了多小孔厚孔壁的结构，提高了所述发泡陶瓷制品的强度。本申请还提供了一种发泡陶瓷制品，所述发泡陶瓷制品均匀分布有多个小孔，且所述多个小孔之间的最短距离之差的绝对值不超过距离阈值。
Description
技术领域
本申请涉及发泡陶瓷制备领域，尤其是涉及一种发泡陶瓷制品制备方法及发泡陶瓷制品。
背景技术
发泡陶瓷制品作为一种新型绿色建筑材料，应用范围大，且不仅具有普通陶瓷耐腐蚀、耐高温的特点，同时还具有良好的保温隔热性能、较高的机械强度、良好的抗冻融性等性能，性能优势比大多数绿色建筑材料突出。
拥有较轻的质量是发泡陶瓷制品具备诸多性能的根本原因，孔隙率的多少对发泡陶瓷的自重、隔音性、隔热等多方面性能都有重要影响。因此，很多用作隔墙等用途的发泡陶瓷制品密度一般都不高，导致发泡陶瓷制品的强度也不高。然而，作为墙材或其他应用时，强度仍是至关重要的性能指标。
发明内容
本申请公开了一种发泡陶瓷制品制备方法，能够在保证发泡陶瓷制品拥有较轻质量的同时，拥有较强的强度。
第一方面，本申请提供了一种发泡陶瓷制品制备方法，所述发泡陶瓷制品的制备方法包括：
提供发泡剂、发泡陶瓷材料、分散剂、水，球磨制备预混料；
提供助融剂，将所述预混料、所述发泡陶瓷材料、所述助融剂混合球磨；
对混合球磨后的混合材料喷雾干燥、造粒、布料，以形成发泡陶瓷坯体；
对所述发泡陶瓷坯体进行烧结，形成发泡陶瓷制品。
由于加入了所述分散剂，所述发泡剂分散的更加均匀，从而减少了所述发泡剂的用量。在保证了所述发泡陶瓷制品轻质的同时，由于所述发泡剂分散的更加均匀，形成了多小孔厚孔壁的结构，提高了所述发泡陶瓷制品的强度。
第二方面，本申请还提供了一种发泡陶瓷制品，所述发泡陶瓷制品经由如第一方面所述的发泡陶瓷制品制备方法制备而成。所述发泡陶瓷制品均匀分布有多个小孔，且所述多个小孔之间的最短距离之差的绝对值不超过距离阈值。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的发泡陶瓷制品制备方法流程图。
图2为本申请实施例提供的发泡陶瓷制品局部放大图。
图3为传统方法制备的发泡陶瓷制品局部放大图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种发泡陶瓷制品制备方法，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的发泡陶瓷制品制备方法流程图。所述发泡陶瓷制品的制备方法包括：步骤S101、S102、S103、S104，步骤S101、S102、S103、S104的详细介绍如下。
S101，提供发泡剂、发泡陶瓷材料、分散剂、水，球磨制备预混料；
S102，提供助融剂，将所述预混料、所述发泡陶瓷材料、所述助融剂混合球磨；
S103，对混合球磨后的混合材料喷雾干燥、造粒、布料，以形成发泡陶瓷坯体；
S104，对所述发泡陶瓷坯体进行烧结，形成发泡陶瓷制品。
可以理解的，形成所述发泡陶瓷制品的方式并不仅限于步骤S101-S104所提供的方式。
具体的，所述发泡剂是一种使物体产生真空、或半真空的封闭且独立的气孔的材料。在发泡陶瓷材料中加入所述发泡剂，经过烧结后形成多个所述气孔的结构，可增加所述发泡陶瓷制品的强度。所述发泡剂可以为但不限于为碳化硅、氧化铁、或活性铝粉等。
具体的，所述分散剂可使难溶、或不溶于液体的固体、及液体颗粒均匀分散。同时，所述分散剂还可以防止颗粒的沉降或凝聚，这是由于所述分散剂同时具有亲油性及亲水性两种相反性质。在一种可能的实施例中，所述分散剂具有表面活性，通过静电吸附可将所述发泡剂的颗粒吸附于分散剂粒子的表面。同时，吸附有所述发泡剂的颗粒的所述分散剂粒子带有电荷，当同样吸附有所述发泡剂的颗粒的所述分散剂粒子相互靠近时，会由于相同电荷互相排斥的作用而分散，从而达到均匀分散所述发泡剂的颗粒的效果。所述分散剂可以为但不限于为硅溶胶、或柠檬酸三铵。
具体的，在本实施例中，所述球磨制备预混料需要将所述预混料加入行星球磨机进行球磨。所述行星球磨机是一种混合、细磨、小样制备、纳米材料分散等材料工艺的装置。将所述预混料加入所述行星球磨机，对所述预混料进行冲击、碾压等工序达到混合、细磨的效果。可以理解的，本申请对球磨装置不加以限制，只要不影响所述预混料的球磨、混合即可。
可以理解的，在本实施例中，由于加入了所述分散剂，所述发泡剂分散的更加均匀，同比减少了所述发泡剂10％-30％的用量。在保证了所述发泡陶瓷制品轻质的同时，由于所述发泡剂分散的更加均匀，形成了多小孔厚孔壁的结构，提高了所述发泡陶瓷制品10％-30％的强度。
接下来，将对所述发泡陶瓷材料、及发泡陶瓷的基础工艺，即制浆、喷雾干燥、造粒、布料、烧结等工艺作简单的介绍。
具体的，在本实施例中，所述发泡陶瓷材料包括但不限于为钨矿尾矿、花岗岩尾矿、钽铌矿尾矿等以硅酸盐为主要成分的矿物中的一种或多种。将提供的所述发泡陶瓷材料、所述发泡剂、所述分散剂、所述水混合以进行球磨制浆，所谓球磨，是指将所述发泡陶瓷材料放入球磨机中进行研磨。在研磨的过程中，所述发泡陶瓷材料的颗粒直径因碰撞摩擦而减小，以达到混合所述发泡陶瓷材料的效果。在球磨的过程中加入水以制成浆料，同时，加入水也可以更好的研磨颗粒。当然，也可以在球磨时加入其它液体，只要不影响所述发泡陶瓷材料的性质以及之后的烧结过程即可，本申请对此不加以限制。
具体的，对混合球磨后的混合材料放入喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，以去除所述混合材料表面部分液体。所谓造粒，是指在所述混合材料中加入塑化剂，使细颗粒的所述混合材料制备成颗粒直径较粗的所述混合材料，以改善其流动性。常见的塑化剂有黏土、聚乙烯醇、甘油、无水乙醇等。对造粒后的所述混合材料进行布料时需要模压成型，即将制浆后的所述混合材料放入坯体中，形成一定的形状。常见的模压成型方法有冷等静压成型、注浆法成型、热压铸成型等。对所述发泡陶瓷材料布料一般采用多层布料，以在烧结后形成板材等形状的建筑材料。
具体的，对所述发泡陶瓷坯体烧结是指，在高温条件下，所述发泡陶瓷坯体表面积减小的过程，换句话说，所述发泡陶瓷材料的孔隙率降低、致密性提高。随着烧结温度的升高，互发泡陶瓷材料原子扩散加剧，颗粒与颗粒之间的孔隙将越来越小。最后颗粒与颗粒之间由点接触变为面接触，孔隙将逐渐消失，形成致密性高的发泡陶瓷制品。
在一种可能的实施例中，所述球磨制备预混料包括：将所述发泡剂、所述发泡陶瓷材料、所述分散剂、及第一阈值的水加入球磨机球磨阈值时间后，将第二阈值的水加入球磨机球磨，且所述第一阈值小于所述第二阈值。
可以理解的，若在开始球磨的阶段加入过多的水，由于水可分散颗粒，可能使所述预混料的颗粒之间无法很好的球磨，从而导致所述预混料中的颗粒直径过大，则经过烧结后得到的所述发泡陶瓷制品变形等问题。
具体的，在本实施例中，首先加入所述第一阈值的水，有助于所述预混料的球磨。所述预混料经过球磨一段时间后，再加入所述第二阈值的水制浆。可以理解的，所述第一阈值小于所述第二阈值。在本实施例中，所述预混料能够更好的混合，且经过球磨后，诉搜狐预混料的颗粒直径较小，有助于后续的烧结工艺以形成形状固定的所述发泡陶瓷制品。
在一种可能的实施例中，在所述将第二阈值的水加入球磨机球磨之后，所述球磨制备预混料包括：对所述预混料进行采样检测；当所述预混料中的颗粒直径大于3毫米时继续球磨，直至所述预混料中的颗粒直径为500微米至3毫米停止球磨。
可以理解的，所述预混料的颗粒直径不应过大，同时也不应过小。过大的所述预混料的颗粒直径可能导致烧结后形成的所述发泡陶瓷制品变形，原因在于过大的发泡剂颗粒将产生过大的封闭气孔，从而导致所述发泡陶瓷制品变形。过小的所述预混料的颗粒直径可能导致烧结后形成的所述发泡陶瓷制品强度不足，原因在于过小的发泡剂颗粒无法产生足够大的封闭气孔，同样密度下的所述发泡陶瓷制品所具有的封闭气孔减少，导致所述发泡陶瓷制品的强度不足。
具体的，在本实施例中，通过在球磨时，对所述预混料进行采样检测确定所述预混料的颗粒直径。在另一种可能的实施例中，也可以通过研磨时间、研磨强度等确定，本申请对此不加以限制。
在一种可能的实施例中，所述混合球磨的球磨时间为48小时。
可以理解的，在本实施例中，所述混合球磨的球磨时间为48小时，在另一种可能的实施例中，所述混合球磨的球磨时间可能为其他时长。只要不影响所述助融剂、所述预混料、及所述发泡陶瓷材料的混合球磨，本申请对此不加以限制。但，结合本申请提供的所述发泡陶瓷制品制备方法，优选的，所述混合球磨的球磨时间为48小时。
在一种可能的实施例中，所述混合球磨在第一阶段球磨时，球磨速率为第一速率，所述混合球磨在第二阶段球磨时，球磨速率为第二速率，其中，所述第一阶段与所述第二阶段为连续的阶段，且所述第一阶段早于所述第二阶段，所述第一速率大于所述第二速率。
具体的，在所述第一阶段开始球磨时，所述混合材料的颗粒直径过大，优选的，应首先减小所述混合材料的颗粒直径，故通过较大的所述第一速率进行球磨。在所述第二阶段开始球磨时，此时，所述混合材料的颗粒直径已经减小，优选的，应将所述混合材料的颗粒均匀混合。可以理解的，通过过大的速率进行球磨，由于向心力的作用可能导致所述混合材料的颗粒贴附于球磨装置的内壁，而无法较好的混合。故在所述第二阶段球磨时，通过较小的所述第二速率进行球磨。
具体的，在本实施例中，所述第一阶段为所述混合球磨的球磨时间的前24小时，所述第二阶段为所述混合球磨的球磨时间的后24小时。可以理解的，在另一种可能的实施例中，所述第一阶段及所述第二阶段可以为其他时长，但所述第一阶段与所述第二阶段的时长总和应当等于所述混合球磨的球磨时间。在另一种可能的实施例中，所述混合球磨的球磨阶段数可以为大于或等于3的数，本申请对此不加以限制。
在一种可能的实施例中，所述对布料后的混合材料烧结的条件包括：烧结温度为1030-1080摄氏度，烧结时间小于150分钟，其中，所述烧结时间随着所述发泡陶瓷坯体的外表面积的增大而增大。
具体的，在本实施例中，所述对布料后的混合材料烧结采用的是轻烧工艺。可以理解的，所述轻烧工艺有助于所述发泡陶瓷材料在烧结时成型更佳。
具体的，当所述发泡陶瓷坯体的外表面积增大时，根据物体的表面积及受热关系可知，所述烧结时间需要随着所述发泡陶瓷坯体的外表面积的增大而增大。然，所述烧结时间应当小于150分钟。原因在于，过长的烧结时间可能使所述发泡剂过度发泡，从而使所述发泡陶瓷制品中的封闭气孔变大，导致所述发泡陶瓷制品变形。
本申请还提供了一种发泡陶瓷制品，请一并参阅图2及图3，图2为本申请实施例提供的发泡陶瓷制品局部放大图；图3为传统方法制备的发泡陶瓷制品局部放大图。所述发泡陶瓷制品1经由上文所描述的发泡陶瓷制品制备方法制备而成。所述发泡陶瓷制品1均匀分布有多个小孔11，且所述多个小孔11之间的最短距离之差的绝对值不超过距离阈值。
可以理解的，如图2所示，由于所述分散剂的加入，使所述发泡剂均匀分散，从而使所述发泡陶瓷制品1均匀分布有所述多个小孔11。
可以结合图2及图3明显的观察到，采用传统方法制备的所述发泡陶瓷制品1的所述多个小孔11或聚集、或分散，且大小不一。这是由于未加入所述分散剂时，所述发泡剂可能聚集在所述发泡陶瓷制品1的某个部位发泡形成所述多个小孔11，又或者，在诉搜狐发泡陶瓷制品1的某个部位的所述发泡剂过少，导致该部位形成的所述多个小孔11过小。可以理解的，相对于传统方法制备的所述发泡陶瓷制品1，本申请实施例提供的所述发泡陶瓷制品1的强度更高。
具体的，所述多个小孔11之间的最短距离之差的绝对值不超过距离阈值，意味着所述多个小孔11均匀分散。可以理解的，在本实施例中，所述多个小孔11之间的最短距离之差的绝对值，所述多个小孔11分散的越均匀，且所述发泡陶瓷制品1的强度也越高。
在一种可能的实施例中，对所述发泡陶瓷制品1经过采样分析得出，0.4克每立方厘米的所述发泡陶瓷制品的强度大于5.5兆帕。具体的，帕是压强单位，压强是表示压力作用的效果，在本实施例中，可以代表一定密度的所述发泡陶瓷制品1的强度。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述发泡陶瓷制品的制备方法包括：
提供发泡剂、发泡陶瓷材料、分散剂、水，球磨制备预混料；
提供助融剂，将所述预混料、所述发泡陶瓷材料、所述助融剂混合球磨；
对混合球磨后的混合材料喷雾干燥、造粒、布料，以形成发泡陶瓷坯体；
对所述发泡陶瓷坯体进行烧结，形成发泡陶瓷制品。
2.如权利要求1所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述球磨制备预混料包括：
将所述发泡剂、所述发泡陶瓷材料、所述分散剂、及第一阈值的水加入球磨机球磨阈值时间后，将第二阈值的水加入球磨机球磨，且所述第一阈值小于所述第二阈值。
3.如权利要求2所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，在所述将第二阈值的水加入球磨机球磨之后，所述球磨制备预混料包括：
对所述预混料进行采样检测；
当所述预混料中的颗粒直径大于3毫米时继续球磨，直至所述预混料中的颗粒直径为500微米至3毫米停止球磨。
4.如权利要求1所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述混合球磨的球磨时间为24-72小时。
5.如权利要求4所述的发泡陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述混合球磨在第一阶段球磨时，球磨速率为第一速率，所述混合球磨在第二阶段球磨时，球磨速率为第二速率，其中，所述第一阶段与所述第二阶段为连续的阶段，且所述第一阶段早于所述第二阶段，所述第一速率大于所述第二速率。
6.如权利要求1所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述对布料后的混合材料烧结的条件包括：
烧结温度为1030-1080摄氏度，烧结时间小于150分钟，其中，所述烧结时间随着所述发泡陶瓷坯体的外表面积的增大而增大。
7.如权利要求1所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述分散剂为硅溶胶或柠檬酸三铵。
8.如权利要求1所述的发泡陶瓷制品制备方法，其特征在于，所述发泡陶瓷材料为钨矿尾矿、花岗岩尾矿、钽铌矿尾矿中的一种或多种。
9.一种发泡陶瓷制品，其特征在于，所述发泡陶瓷制品经由如权利要求1-8任意一项所述的发泡陶瓷制品制备方法制备而成，所述发泡陶瓷制品均匀分布有多个小孔，且所述多个小孔之间的最短距离之差的绝对值不超过距离阈值。
10.如权利要求9所述的发泡陶瓷制品，其特征在于，0.4克每立方厘米体积密度的所述发泡陶瓷制品的强度大于5.5兆帕。
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