CN111116220A

CN111116220A - 发泡陶瓷板材及制备方法

Info

Publication number: CN111116220A
Application number: CN201911425681.5A
Authority: CN
Inventors: 彭也庆; 孔令珂; 胡小强; 任丽敏; 冯唐涛
Original assignee: Sinoma Jiangsu Solar Energy New Material Co ltd; Jiangxi Sinoma New Material Co Ltd; Sinoma Advanced Materials Co Ltd
Current assignee: Sinoma Jiangsu Solar Energy New Material Co ltd; Jiangxi Sinoma New Material Co Ltd; Sinoma Advanced Materials Co Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本申请公开一种发泡陶瓷板材的制备方法，所述制备方法包括：提供第一陶瓷胚体；提供第二陶瓷胚体；将所述第二陶瓷胚体形成于所述第一陶瓷胚体上制成第三陶瓷胚体，所述第二陶瓷胚体包裹所述第一陶瓷胚体；所述第三陶瓷胚体内层为第一陶瓷层，所述第一陶瓷层由所述第一陶瓷胚体组成；所述第三陶瓷外层为第二陶瓷层，所述第二陶瓷胚体由所述第二陶瓷胚体组成；将所述第三陶瓷胚体高温烧制成型；烧制后的所述第一陶瓷层的强度大于烧制后的所述第二陶瓷层。该发泡板材通过在四周铺设不同于中心区域的原料，得到四周强度相对高、中心区域强度相对低的发泡陶瓷板材，避免板材在储存、转运、施工过程中的边角破损。

Description

发泡陶瓷板材及制备方法

技术领域

本申请涉及发泡陶瓷板材领域，尤其涉及一种边缘强度良好的的发泡陶瓷板材。

背景技术

发泡陶瓷是一种新型的多孔陶瓷材料，主要以粘土、长石、白云石等为主要原料，加入一定量的发泡剂，经配料、球磨、造粒、铺料、烧成、冷加工而成。发泡陶瓷精确加工去除边皮后，成标准尺寸的板材，可做地下工程的防渗防潮、商业办公、民用建筑等装修改造用料。现有发泡陶瓷生产工艺中，由于棱边处固有的缺陷，包装、转运时需对棱边进行加固处理，降低棱边处破损的几率；施工现场已破损边角的板材，用水泥或腻子就地修补，保持板材的完整性。

发明内容

本申请提供一种发泡陶瓷板材的制备方法，所述制备方法包括：提供第一陶瓷胚体；提供第二陶瓷胚体；将所述第二陶瓷胚体形成于所述第一陶瓷胚体上制成第三陶瓷胚体，所述第二陶瓷胚体包裹所述第一陶瓷胚体；所述第三陶瓷胚体内层为第一陶瓷层，所述第一陶瓷层由所述第一陶瓷胚体组成；所述第三陶瓷外层为第二陶瓷层，所述第二陶瓷胚体由所述第二陶瓷胚体组成；将所述第三陶瓷胚体高温烧制成型；烧制后的所述第一陶瓷层的强度大于烧制后的所述第二陶瓷层

其中，所述提供第一陶瓷胚体包括：提供第一原料；将所述第一原料均匀混合后进行造粒形成所述第一陶瓷胚体；所述提供第二陶瓷胚体包括：提供第二原料；将所述第二原料均匀混合后进行造粒形成第二陶瓷胚体。

其中，所提供的第一原料和所述第二原料包括50％－90％尾矿、5％－30％助烧剂、4％－15％增强剂、0.1％－1％分散剂和0.1％－5％发泡剂

其中，所述尾矿包括粘土、长石、白云石中的至少一者，所述发泡剂的组成成份包括碳化硅、碳粉、碳酸镁、碳酸锂中的一种或多种。

其中，所述第二原料的增强剂的含量大于所述第一原料的增强剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

其中，所述第二原料的发泡剂的含量小于所述第一原料的发泡剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

其中，所述第二原料的助烧剂的含量小于所述第一原料的助烧剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

其中，所述第二陶瓷胚体铺料在所述第一陶瓷胚体上制成第三陶瓷胚体包括：将第一陶瓷胚体铺料；在第一陶瓷胚体周围设置挡板，所述第一陶瓷胚体位于所述挡板内侧；将第二陶瓷胚体铺料于所述挡板外侧；移除所述挡板。

其中，所述第二陶瓷胚体的厚度大于1毫米。

本申请还提供一种发泡陶瓷板材，所述发泡陶瓷板材采用上述权利要求1～9任一所述的制备方法所制备，所述发泡陶瓷包括第一发泡陶瓷层和第二发泡陶瓷层，所述第二发泡陶瓷层包裹所述第一发泡陶瓷层周缘，所述第二发泡陶瓷层强度大于所述第一发泡陶瓷层。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的发泡陶瓷板材示意图；

图2是本申请实施例提供的发泡陶瓷板材示意图；

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、完整地描述。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请提供一种制备发泡陶瓷板材100的制备方法，所述制备方法包括：提供第一陶瓷胚体10；

提供第二陶瓷胚体20；

将所述第二陶瓷胚体20形成于所述第一陶瓷胚体10上制成第三陶瓷胚体，所述第二陶瓷胚体20包裹所述第一陶瓷胚体10；所述第三陶瓷胚体内层为第一陶瓷层30，所述第一陶瓷层30由所述第一陶瓷胚体10组成；所述第三陶瓷胚体外层为第二陶瓷层40，所述第二陶瓷层40由所述第二陶瓷胚体20组成；将所述第三陶瓷胚体高温烧制成型；烧制后的所述第一陶瓷层30的强度大于烧制后的所述第二陶瓷层40的强度。具体在本实施例中，高温发泡陶瓷是以黏土、石英、长石作为主要原料，加入适量高温发泡剂，经球磨、干燥、成型，并在适宜温度下烧成的高闭气孔率的保温隔热多孔陶瓷材料。其中球磨是指利用球磨机对物料进行冲击破碎，同时对物料起到一定的研磨作用；在本实施例中，球磨混料可以按照原料、球、水的比例为1：1.2：1来装料球磨并加入0.5％三聚磷酸钠和0.5％羧甲基纤维素钠，球磨时间可以为0.5h；球磨时间过低可能会导致物料研磨不均匀，形态不一致二段问题，而研磨时间过长将会延长工艺流程时间，增加成本。制作高温发泡陶瓷的原料也可以用适量陶瓷废料、建筑垃圾代替，既能增强发泡效果又能实现废料的环保利用。利用高温对原料进行发泡处理，在高温环境下，原料中的发泡剂能高温分解或氧化还原反应，产生挥发气体，并与材料基体共熔；同时溶剂性原料高温下共熔，形成高粘度的硅酸盐熔体，使气体无法轻易往外扩散，封闭在材料内部，引起材料整体膨胀。随着烧成温度的降低，被熔融的高温熔体封闭在材料内部的气体产生闭气孔；未被封住而往外挥发的气体产生开气孔。采用合理的原料组成和烧成制度，保证高温熔体粘度适宜且发泡剂产生的气体适量，最终获得体积密度低、气孔率高且孔径大小分布均匀的发泡陶瓷胚体。

在本实施例中，提供两种陶瓷胚体，两种陶瓷胚体采用不同比例或者原料制得。在第一陶瓷胚体10和第二陶瓷胚体20制作完成后，将第二陶瓷胚体20铺料在第一陶瓷胚体10外表面或者各面的棱角形成第三陶瓷胚体。将第三胚体高温烧成可以制得最终产品发泡板材，烧成温度为1000℃～1200℃，当烧成温度过低时，高温液相粘度降低，流动性增加，会不断填充生成的气孔，因此气孔的生成与高温液相的填充作用存在一个平衡，此时两个平衡尚未稳定，因此在烧成温度过低时孔结构出现不规则；当烧结温度过高时，第一陶瓷胚体10和第二陶瓷胚体20出现明显过烧，孔结构坍塌，气孔贯通，出现较多大孔，性能恶化。高温发泡陶瓷在高温烧成经历了熔剂性原料熔融、气孔成核、气孔长大、气孔上浮贯通等过程，要制备孔结构良好的高温发泡陶瓷，首先发泡剂开始剧烈反应的温度要与高温液相开始出现的温度想接近或稍高于液相出现的温度，避免发泡剂在高温液相出现前就开始剧烈反应，而使气体挥发，但也不能远高于液相出现温度，防止气孔被填充，降低孔隙率；其次发泡剂反应生成气体的量要足，反应时间要长，因为高温液相的粘度是温度的函数，随着温度的升高会快速降低，如果发泡剂反应时间短，生成气体量少，气泡内的气体就很容易溶解于液相中，最终气孔就会被液相填充而消失；最后高温发泡陶瓷的烧成温度和保温时间要合理，偏高和偏低都无法获得孔结构良好的高温发泡陶瓷。

在本实施例中，如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供第一陶瓷胚体10包括：提供第一原料；将所述第一原料均匀混合后进行造粒形成所述第一陶瓷胚体10；所述提供第二陶瓷胚体20包括：提供第二原料；将所述第二原料均匀混合后进行造粒形成第二陶瓷胚体20。具体在本实施例中，按照第一原料中各个组分的配比将各组分混合均匀，混合第一原料的方式可以选用球磨混料，可以按照第一原料、球、水的比例为1：1.2：1来装料球磨并加入0.5％三聚磷酸钠和0.5％羧甲基纤维素钠，球磨时间可以为0.5h，球磨混料之后进行造粒处理。由于在发泡陶瓷的生产工艺从利于烧成和固相反应进行的角度考虑，希望获得超细的第一原料颗粒，但粉料越细，比表面积越大，流动性越差，干压成型时不容易均匀的充满模具，经常出现成型件有空洞、边角不致密、层裂、弹性失效的问题。常采用造粒工艺解决这一问题。造粒工艺是将磨细的粉料，经过干燥、加胶黏剂，制成流动性好、粒径约为0.1mm的颗粒。在本实施例中使用的胶黏剂具有足够的黏性，以保证良好的成型性和坯体的机械强度，并且经高温锻烧能全部挥发，坯体中不留或少留胶黏剂残留杂质，同时对陶瓷性能没有不良影响。进一步的，胶黏剂可以选用聚乙烯醇水溶液、石蜡或者酚醛清漆中的一种。在本实施例中，造粒可以采用干燥造粒的方式，将球磨后的第一原料放入电热鼓风干燥箱中，将干燥箱的温度设为90～120℃，干燥后进行手工造粒，并过60目标准筛。

由于第二陶瓷胚体20的强度大于第一陶瓷胚体10，从而可以保护第一陶瓷胚体10免受外界环境的破坏。

在本实施例仲，如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所提供的第一原料和所述第二原料包括50％－90％尾矿、5％－30％助烧剂、4％－15％增强剂、0.1％－1％分散剂和0.1％－5％发泡剂。具体在本实施例中，尾矿是组成陶瓷胚体的主要原料单体，所占比也是主要部分。助烧剂是促进烧结致密化的氧化物或非氧化物；当助烧剂与烧结物形成固溶体时，将使晶格畸变而得到活化，故可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，这对于形成缺位型或填隙型固溶体尤为强烈。因此，对于扩散机理起控制作用的高温氧化物烧结过程，选择与烧结物阳离子半径相近但电价不同的助烧剂以形成缺位型固溶体；或是选用半径较小的阳离子以形成填隙型固溶体通常会有助于烧结。增强剂可以用于改善陶瓷的强度。分散剂有利于原料中各组分的均匀混合。发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类，具体在本实施例中可以采用上述发泡剂中的一种。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；进一步的，所述尾矿包括粘土、长石、白云石中的至少一者，所述发泡剂的组成成份包括碳化硅、碳粉、碳酸镁、碳酸锂中的一种或多种。

在本实施例中，所述第二原料的增强剂的含量大于所述第一原料的增强剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体20的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体10的强度。具体在本实施例中，第一原料可以包含4％的增强剂，第二原料可以包含15％的增强剂，增强剂可以高岭土、膨润土、锂辉石、硅灰石、玻璃纤维的其中一种。由于增强剂可以改善陶瓷胚体的强度，同时陶瓷胚体中含有更高的增强剂含量也即拥有更好的强度，因此由第二原料制成的第二陶瓷胚体20的强度大于由第一原料制成的第一陶瓷胚体10。

在本实施例中，所述第二原料的发泡剂的含量小于所述第一原料的发泡剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体20的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体10的强度。发泡剂的含量影响烧成后陶瓷胚体的体积；发泡剂含量越高的陶瓷胚体的体积越大，在总体质量保持不变的条件下，体积越大陶瓷胚体的密度越小，陶瓷胚体的密度与强度正相关。具体在本实施例中，第二陶瓷胚体20中的发泡剂含量可以为0.1％，第一陶瓷胚体10中的发泡剂的含量可以为5％，经烧结后第二陶瓷胚体20的密度大于第一陶瓷胚体10的密度，第二陶瓷胚体20的强度也大于第一陶瓷胚体10。

在本实施例中，所述第二原料的助烧剂的含量小于所述第一原料的助烧剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体20的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体10的强度。助烧剂有利于提高陶瓷胚体的致密性，助烧剂含量越高，陶瓷胚体的密度越大。具体在本实施例中，第二陶瓷胚体20中助烧剂的含量可以为5％，第一陶瓷胚体10中助烧剂的含量可以为30％，第二陶瓷胚体20的密度大于第一陶瓷胚体10，第二陶瓷胚体20的强度也大于第一陶瓷胚体10。在其他实施例中，可以同时提高第二胚体的发泡剂和助烧剂的含量；第二陶瓷胚体20的发泡剂含量可以为1％，助烧剂的含量可以为10％，第一陶瓷胚体10的发泡剂含量可以为3％，助烧剂的含量可以为20％，助烧剂的提高有利于陶瓷胚体的发泡过程，助烧剂和发泡剂含量更少的陶瓷胚体具有更高的密度和更高的强度。在某些实施例中，第二陶瓷胚体20的增强剂可以为10％，助烧剂含量可以为10％，第一陶瓷胚体10的增强剂可以为5％，助烧剂含量可以为15％，第二陶瓷胚体20的强度将会高于第一陶瓷胚体10。

在本实施例中，所述第二陶瓷胚体20铺料在所述第一陶瓷胚体10上制成第三陶瓷胚体包括：将第一陶瓷胚体10铺料；在第一陶瓷胚体10周围设置挡板，所述第一陶瓷胚体10位于所述挡板内侧；

将第二陶瓷胚体20铺料于所述挡板外侧。具体在本实施例中，第一陶瓷胚体10设置于内部，第二陶瓷胚体20设置于外部，第二陶瓷胚体20可以在第一陶瓷胚体10棱角处具有更大厚度。设置挡板可以更好的铺料第二陶瓷胚体20，以及区别第一陶瓷胚体10和第二陶瓷胚体20。

在本实施例中，所述第二陶瓷胚体20的厚度大于1毫米。具体在本实施例中，第二陶瓷胚体20的厚度小于1毫米时，无法有效阻挡外部环境冲击，能为内部第一陶瓷胚体10提供的保护效果有限。当第二陶瓷胚体20厚度远大于1毫米时，提高了加工难度，增加了制造费用，同时对保护效果的提升无明显帮助。

本申请还提供一种发泡陶瓷板材100，请参阅图2，所述发泡陶瓷板材100采用上述权利要求1～9任一所述的制备方法所制备，所述发泡陶瓷包括第一发泡陶瓷层30和第二发泡陶瓷层40，所述第二发泡陶瓷层40包裹所述第一发泡陶瓷层30周缘，所述第二发泡陶瓷层40强度大于所述第一发泡陶瓷层30。具体在本实施例中，第一发泡陶瓷层30和第二发泡陶瓷层40是通过原料配比不同的第一陶瓷胚体10和第二陶瓷胚体20铺料形成整体后烧结而成，第一发泡陶瓷层30和第二陶瓷层通过高分熔接在一起，形成紧密的固定结构。第二发泡陶瓷层40完全包裹第一发泡陶瓷层30的外表面，在其他实施例中第二发泡陶瓷层40也可以经包裹第一发泡陶瓷层30的各个棱边和棱角。第二发泡陶瓷层40的强度和硬度高于第一发泡陶瓷层30，可以有效保护第一发泡陶瓷层30不收外部环境的冲击破坏。

本申请提供的发泡陶瓷板100材通过在四周铺设不同于中心区域的原料，得到四周强度相对高、中心区域强度相对低的发泡陶瓷板材，避免板材在储存、转运、施工过程中的边角破损。

以上在说明书、权利要求书以及附图中提及的特征，只要在本申请的范围内是有意义的，均可以任意相互组合。

以上是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种发泡陶瓷板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供第一陶瓷胚体；

提供第二陶瓷胚体；

将所述第二陶瓷胚体形成于所述第一陶瓷胚体上制成第三陶瓷胚体，所述第二陶瓷胚体包裹所述第一陶瓷胚体；所述第三陶瓷胚体内层为第一陶瓷层，所述第一陶瓷层由所述第一陶瓷胚体组成；所述第三陶瓷外层为第二陶瓷层，所述第二陶瓷胚体由所述第二陶瓷胚体组成；

将所述第三陶瓷胚体高温烧制成型；

烧制后的所述第一陶瓷层的强度大于烧制后的所述第二陶瓷层的强度。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供第一陶瓷胚体包括：

提供第一原料；

将所述第一原料均匀混合后进行造粒形成所述第一陶瓷胚体；

所述提供第二陶瓷胚体包括：

提供第二原料；

将所述第二原料均匀混合后进行造粒形成第二陶瓷胚体。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所提供的第一原料和所述第二原料包括50％－90％尾矿、5％－30％助烧剂、4％－15％增强剂、0.1％－1％分散剂和0.1％－5％发泡剂。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述尾矿包括粘土、长石、白云石中的至少一者，所述发泡剂的组成成份包括碳化硅、碳粉、碳酸镁、碳酸锂中的一种或多种。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二原料的增强剂的含量大于所述第一原料的增强剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二原料的发泡剂的含量小于所述第一原料的发泡剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二原料的助烧剂的含量小于所述第一原料的助烧剂的含量，使烧制后的所述第二陶瓷胚体的强度大于烧制后的所述第一陶瓷胚体的强度。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二陶瓷胚体铺料在所述第一陶瓷胚体上制成第三陶瓷胚体包括：将第一陶瓷胚体铺料；

在第一陶瓷胚体周围设置挡板，所述第一陶瓷胚体位于所述挡板内侧；

将第二陶瓷胚体铺料于所述挡板外侧；

移除所述挡板。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第二陶瓷胚体的厚度大于1毫米。

10.一种发泡陶瓷板材，其特征在于，所述发泡陶瓷板材采用上述权利要求1至9任一所述的制备方法所制备，所述发泡陶瓷包括第一发泡陶瓷层和第二发泡陶瓷层，所述第二发泡陶瓷层包裹所述第一发泡陶瓷层周缘，所述第二发泡陶瓷层强度大于所述第一发泡陶瓷层。