CN112851393A - 一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法，将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4‑5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4‑5h，得到陶瓷材料浆料；将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20‑40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h；对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温；将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料；本发明具有良好的抗污能力，同时导热系数小，隔热效果好，且在烧结过程不会出现坍塌现象。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体为一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
对比文件CN109020515A公开了一种介质陶瓷材料及其制备方法，它包括以下质量分数的组分：氧化铝30～40％；氧化锌15～20％；氧化钙25～35％；氧化钨10～15％，氧化镁2～6％。通过采用特定含量的氧化铝、氧化锌、氧化钙、氧化钨和氧化镁进行复配混合以进行高温烧结，这样能够降低介质陶瓷材料的烧结温度，而且其具有更小的介电常数(约9.6)和更高的Q×f值。
现有技术中，陶瓷材料在耐污性能和隔热性能的双重表现不够优异的问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有技术中，陶瓷材料在耐污性能和隔热性能的双重表现不够优异的问题，而提出一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法，包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料50-60份、聚氨酯泡沫15-20份、粘结剂4-6份、分散剂20-30份、消泡剂2-4份、耐污涂层粉料20-28份、保温材料10-16份；
其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；
该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：10-16；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20-40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
优选的，建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行球磨，在转速350r/min的条件下，球磨40-45h后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料。
优选的，改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤；
第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌50-60min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理10-15min，然后对粘土分散液进行加热至80-90℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度120-130℃的条件下搅拌2-3h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为1-3：1-3:2-5:80-90；
第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-15-20℃的条件下冷却8-10h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇。
优选的，聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液在温度80-90℃条件下加热2-3h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶。
优选的，改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；
将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度50-60℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；
向混合液中添加纤维素醚，并在温度30-50℃条件下搅拌1-2h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料；
优选的，控制纤维素醚与混合液的重量比为4-6∶25-30；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为10-15∶10-15。
优选的，耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：
第一步：将Cr2O3、TiO2、SiO2进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度150-160℃，出风口温度30-40℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速15000-18000r/min；
第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末。
优选的，Cr2O3、TiO2、SiO2的重量比为90-92:2-4:4-6；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为60-80:2-5：2-5：2-5。
一种多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：20-28：10-16；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20～40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；多孔陶瓷坯体烧结分两个阶段，及低温阶段和高温阶段；低温阶段要缓慢升温，这样不仅可以使有机泡沫充分分解挥发，而且可以避免因升温过快使泡沫剧烈分解造成的坯体开裂或坍塌现象在高温阶段，为了节省烧结时间，可以适当提高升温速率；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：多孔陶瓷坯体烧结分两个阶段，及低温阶段和高温阶段；低温阶段要缓慢升温，这样不仅可以使有机泡沫充分分解挥发，而且可以避免因升温过快使泡沫剧烈分解造成的坯体开裂或坍塌现象在高温阶段，为了节省烧结时间，可以适当提高升温速率；
本发明将多孔陶瓷浆料与具有三维网状开孔的有机泡沫体进行混合，并使得多孔陶瓷浆料填充到有机泡沫体的网状结构内，然后，经过干燥煅烧处理后，去除有机泡沫而保留三维网状结构获得多孔陶瓷材料，本发明制备得到的多孔陶瓷材料具有孔隙率高，制备工艺简单的优点；
建筑垃圾原料中含有大量的SiO2、Al2O3和CaCO3，是制备陶瓷材料的重要原料，通过对建筑垃圾进行处理，变成陶瓷材料的原料，使得可以变废为宝，减少环境污染，获得高附加值产品；
改性聚乙烯醇水凝胶是一种具有三维网状结构的化合物，该改性聚乙烯醇水凝胶中无机粘土均匀分散，不仅可以提高聚乙烯醇的机械新娘，而且可以使材料兼具二者优异性质；具体原理，膨润土为层状硅酸盐粘土，其层间靠范德华作用结合，作用力较弱，当加入聚乙烯醇水凝胶后，会起到一定的物理交联点的作用，能够很好的增强改性聚乙烯醇的机械性能，从而改性聚乙烯醇相比聚乙烯醇具有很好的机械性能，改性聚乙烯醇使陶瓷浆料与有机泡沫体粘结更牢固；并且随着改性聚乙烯醇溶液浓度的增大，多孔陶瓷的质量增大，气孔率降低，小孔径的孔逐渐增多，孔径分布均匀；解决了现有技术中，有机泡沫浸渍法制备的多孔陶瓷材料具有着力学性能差，且高的空隙率使得在煅烧中多孔陶瓷材料出现坍塌的现象的问题；
本发明采用纤维素醚对聚苯乙烯泡沫塑料进行共聚改性。本发明通过对废旧聚苯乙烯泡沫塑料进行回收并后期进行改性，使得制造得到的隔热材料，该隔热陶瓷材料具有成本低，节省能源和资源，达到低碳，绿色与环保的要求；其中，废旧聚苯乙烯泡沫塑料使得陶瓷材料具有保温隔热性能，还具有着耐高温性能和粘聚力，使得陶瓷材料在铸造过程中不会发生坍塌现象；
本发明采用喷雾干燥造粒法制备耐污涂层粉料，将初始不规则的多种粉末混合加入到溶剂配成料浆，并加入粘结剂和分散剂，经过胶体磨的均匀混合后，经过喷雾干燥塔喷雾干燥制成大颗粒球形成球形团聚粉末，球形团聚粉末流动性好，在等离子火焰中飞行能量大，容易与陶瓷材料的表面紧密贴合，沉积效率高，从而为耐污隔热陶瓷材料的制备提高了原料。
具体实施方式
下面将结合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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法，包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料50份、聚氨酯泡沫15份、粘结剂4份、分散剂20份、消泡剂2份、耐污涂层粉料20份、保温材料10份；
其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；
该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50：4：20：2：10；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15：100；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5℃/min，1500℃保温1h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行球磨，在转速350r/min的条件下，球磨40h后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料。
改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤；
第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌50min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理10min，然后对粘土分散液进行加热至80℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度125℃的条件下搅拌2h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为1：1：2：80；
第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-15℃的条件下冷却8h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液在温度80℃条件下加热2h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶。
改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；
将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度50℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；
向混合液中添加纤维素醚，并在温度30℃条件下搅拌1h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料；
控制纤维素醚与混合液的重量比为4∶25；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为10∶10。
耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：
第一步：将Cr2O3、TiO2、SiO2进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度150℃，出风口温度30℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速15000r/min；
第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末。
Cr2O3、TiO2、SiO2的重量比为90：2：4；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为60：2：2：2。
实施例2
一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法，包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料55份、聚氨酯泡沫18份、粘结剂5份、分散剂25份、消泡剂3份、耐污涂层粉料24份、保温材料13份；
其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；
该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4.5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4.5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为55：5：25：3：13；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为30％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为18：125；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率6℃/min，1500℃保温1.5h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行球磨，在转速350r/min的条件下，球磨42h后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料。
改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤；
第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌55min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理12min，然后对粘土分散液进行加热至85℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度125℃的条件下搅拌2.5h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为2：2：4：85；
第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-18℃的条件下冷却9h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液在温度90℃条件下加热3h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶。
改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；
将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度55℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；
向混合液中添加纤维素醚，并在温度40℃条件下搅拌1.5h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料；
控制纤维素醚与混合液的重量比为5∶28；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为13∶13。
耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：
第一步：将Cr2O3、TiO2、SiO2进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度155℃，出风口温度35℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速16000r/min；
第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末。
Cr2O3、TiO2、SiO2的重量比为91:3:5；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为70：4：4：4。
实施例3
一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法，包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料60份、聚氨酯泡沫20份、粘结剂6份、分散剂30份、消泡剂4份、耐污涂层粉料28份、保温材料16份；
其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；
该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为60：6：30：4：16；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为20：150；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率8℃/min，1500℃保温2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行球磨，在转速350r/min的条件下，球磨45h后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料。
改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤；
第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌60min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理15min，然后对粘土分散液进行加热至90℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度130℃的条件下搅拌3h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为3：3：5：90；
第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-20℃的条件下冷却10h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液在温度90℃条件下加热3h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶。
改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；
将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度60℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；
向混合液中添加纤维素醚，并在温度50℃条件下搅拌2h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料；
控制纤维素醚与混合液的重量比为6∶30；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为15∶15。
耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：
第一步：将Cr2O3、TiO2、SiO2进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度160℃，出风口温度40℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速18000r/min；
第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末。
Cr2O3、TiO2、SiO2的重量比为92:4:6；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为80：5：5：5。
对比例1
本对比例为市面上常见的一种陶瓷材料。
对各组实施例和对比实施例所得样品的抗菌性能进行测试，并测试其力学性能；
由上表可知，本发明制备的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，具有良好的抗污能力，同时导热系数小，隔热效果好，且在烧结过程不会出现坍塌现象。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于：包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料50-60份、聚氨酯泡沫15-20份、粘结剂4-6份、分散剂20-30份、消泡剂2-4份、耐污涂层粉料20-28份、保温材料10-16份；
其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；
该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：10-16；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20-40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行球磨，在转速350r/min的条件下，球磨40-45h后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料。
3.根据权利要求1所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤；
第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌50-60min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理10-15min，然后对粘土分散液进行加热至80-90℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度120-130℃的条件下搅拌2-3h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为1-3：1-3：2-5：80-90；
第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-15-20℃的条件下冷却8-10h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇。
4.根据权利要求3所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液在温度80-90℃条件下加热2-3h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；
将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；
将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度50-60℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；
向混合液中添加纤维素醚，并在温度30-50℃条件下搅拌1-2h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料。
6.根据权利要求5所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，控制纤维素醚与混合液的重量比为4-6∶25-30；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为10-15∶10-15。
7.根据权利要求1所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：
第一步：将Cr2O3、TiO2、SiO2进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度150-160℃，出风口温度30-40℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速15000-18000r/min；
第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末。
8.根据权利要求7所述的一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于，Cr2O3、TiO2、SiO2的重量比为90-92:2-4:4-6；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为60-80：2-5：2-5：2-5。
9.一种多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：20-28：10-16；
第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20～40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；
第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；
第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；
第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。
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