CN115710138A - 一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的方法，涉及固体废弃物综合利用、隔热保温材料领域。本发明以废电瓷、铝矾土、粘土为原料，将其加水形成浆料，采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为发泡剂，加入稳泡剂，利用浇注成型工艺，将以上混合浆料注入模具成形，然后脱模后进行烘干，干燥后高温烧结得到该材料。本发明方法具有成本低廉、工艺简单、废电瓷利用率高等优点，所制备的耐高温轻质隔热保温材料具有较好的抗折强度、孔隙率高、结构稳定等性能。
Description
技术领域
本发明涉及隔热保温材料技术领域，具体涉及一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的方法。
背景技术
随着陶瓷工业的快速发展，因陶瓷行业产生的废料日益增多，如此一来，不仅对陶瓷产区周围的生态环境造成影响，还限制周围陶瓷工业企业的可持续发展，造成资源浪费。据了解，每年的固废堆存量达到300亿吨，因此造成的河道、农田、植被生态损失问题亟待解决。电瓷是应用于电力系统中主要起支持和绝缘作用的部件的一类陶瓷，因其优越的性能，使电瓷的制备工艺过程中需要的制备工艺更加严格精确。废电瓷具备耐酸碱腐蚀、耐热耐高温等很多优点，如何实现废电瓷的优越性能的再利用尤为重要，目前国内针对废电瓷材料的研究主要是填埋、铺路等，这些条件下的使用无法体现废电瓷本身的优越性能。如何利用这一特性实现高值化利用则成为陶瓷生产厂家和环保部门共同关注的问题。
轻质隔热保温材料具有气孔率高、力学性能优良等特点，将其应用于高温工业窑炉可以显著降低其散热损耗和蓄热损耗，在高效节能方面发挥着重要的作用。我国每年需要大量的轻质隔热保温材料，而生产这些保温材料所用的原料主要为纯度较高的氧化铝、高岭土、粘土等，每年消耗的原料资源量非常大，且生产成本也很高，不利于保温材料行业的健康可持续发展。
因此，基于废电瓷耐酸碱腐蚀、耐热耐高温、耐磨的特性，充分挖掘废电瓷高值化利用潜力，本发明以废电瓷为主要原料，利用发泡法制备得到力学性能强和孔隙率高的轻质隔热保温材料，这对于解决废电瓷污染环境、提高整体利用率低及降低耐高温轻质隔热保温材料的生产成本具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的方法。本发明利用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料，使废电瓷得到高效化利用，且制备方法简单，生产成本低，制备得到的耐高温轻质隔热保温材料力学性能强、孔隙率好。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提出一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的制备方法，其特征在于：废电瓷、铝矾土、粘土对应的质量比和粒径分别为80％(200目)，15％(100目)和5％(100目)，发泡剂(外加)添加量为1％，稳泡剂(外加)添加量为10％。
本发明提出的一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的制备方法，其特征在于：所述方法首先是将发泡剂、稳泡剂和水加入烧杯中，利用水浴加热将其溶解获得溶液；其次将废电瓷粉、铝矾土、粘土按其比例倒入容器中混匀制备得到粉料；然后将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料；制备得到的泡沫浆料倒入模具中，先在室温下干燥24h，后再在120℃的烘箱里干燥6小时；最后在马弗炉中高温烧结得到耐高温轻质隔热保温材料。升温机制为：分别以5℃/min的升温速率从室温升温至1250℃、1250℃、1300℃和1350℃，然后保温3h，冷却后即得到本发明的耐高温轻质隔热保温材料。相关性能达到：体积密度介于0.65～0.99g/cm3，显气孔率介于0.59～0.69％，抗压强度最高可达11.52MPa，抗折强度最高可达1.84MPa。
附图说明
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
先将CTAB、PVA和水按质量比为1:10:100的比例加入烧杯中；其次将烧杯放入水浴锅中，加热至100℃，直至PVA和CTAB全部溶解；然后按质量比为80:15:5的比例分别称取废电瓷粉、铝矾土以及粘土，并将其混合均匀制备成粉料；再将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料，并将浆料倒入模具中，在自然条件下晾干24h，之后将晾干样品放入干燥箱中120℃干燥6小时；最后将干燥后的试样放入马弗炉中在1200℃下烧结，升温速率5℃/min，保温3h；待马弗炉降温至100℃左右时，取出试样，自然降温，最终得到耐高温轻质隔热保温材料。所得制品的主要性能指标如下：试样体积密度为0.65g/cm3，显气孔率为69％，抗折强度为5.3MPa，抗压强度为0.95Mpa。
实施例2
先将CTAB、PVA和水按质量比为1:10:100的比例加入烧杯中；其次将烧杯放入水浴锅中，加热至100℃，直至PVA和CTAB全部溶解；然后按质量比为80:15:5的比例分别称取废电瓷粉、铝矾土以及粘土，并将其混合均匀制备成粉料；再将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料，并将浆料倒入模具中，在自然条件下晾干24h，之后将晾干样品放入干燥箱中120℃干燥6小时；最后将干燥后的试样放入马弗炉中在1250℃下烧结，升温速率5℃/min，保温3h；待马弗炉降温至100℃左右时，取出试样，自然降温，最终得到耐高温轻质隔热保温材料。所得制品的主要性能指标如下：试样体积密度为0.78g/cm3，显气孔率为66％，抗折强度为7.14MPa，抗压强度为1.14Mpa。
实施例3
先将CTAB、PVA和水按质量比为1:10:100的比例加入烧杯中；其次将烧杯放入水浴锅中，加热至100℃，直至PVA和CTAB全部溶解；然后按质量比为80:15:5的比例分别称取废电瓷粉、铝矾土以及粘土，并将其混合均匀制备成粉料；再将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料，并将浆料倒入模具中，在自然条件下晾干24h，之后将晾干样品放入干燥箱中120℃干燥6小时；最后将干燥后的试样放入马弗炉中在1300℃下烧结，升温速率5℃/min，保温3h；待马弗炉降温至100℃左右时，取出试样，自然降温，最终得到耐高温轻质隔热保温材料。所得制品的主要性能指标如下：试样体积密度为0.81g/cm3，显气孔率为61％，抗折强度为11.52MPa，抗压强度为1.84Mpa。
实施例4
先将CTAB、PVA和水按质量比为1:10:100的比例加入烧杯中；其次将烧杯放入水浴锅中，加热至100℃，直至PVA和CTAB全部溶解；然后按质量比为80:15:5的比例分别称取废电瓷粉、铝矾土以及粘土，并将其混合均匀制备成粉料；再将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料，并将浆料倒入模具中，在自然条件下晾干24h，之后将晾干样品放入干燥箱中120℃干燥6小时；最后将干燥后的试样放入马弗炉中在1350℃下烧结，升温速率5℃/min，保温3h；待马弗炉降温至100℃左右时，取出试样，自然降温，最终得到耐高温轻质隔热保温材料。所得制品的主要性能指标如下：试样体积密度为0.99g/cm3，显气孔率为59％，抗折强度为6.16MPa，抗压强度为1.33Mpa。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种用废电瓷制备耐高温轻质隔热保温材料的方法，其特征在于：以废电瓷、铝矾土、粘土为原料，采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为发泡剂，聚乙烯醇(PVA)为稳泡剂，利用浇注成型工艺，得到耐高温轻质隔热保温材料。
2.根据权利要求1所述的利用废电瓷制备的耐高温轻质隔热保温材料，其特征在于：废电瓷、铝矾土、粘土对应的质量比和粒径分别为80％(200目)，15％(100目)和5％(100目)，发泡剂(外加)添加量为1％，稳泡剂(外加)添加量为10％。
3.根据权利要求1～2所述的利用废电瓷制备的耐高温轻质隔热保温材料，其特征在于：其生产方法是：先将发泡剂、稳泡剂和水加入烧杯中，利用水浴加热将其溶解获得溶液；其次将废电瓷粉、铝矾土、粘土倒入容器中混匀制备成粉料；然后将粉料和溶液倒入大容器中，在高速搅拌的条件下制备成泡沫浆料；制备得到的泡沫浆料倒入模具中，先在室温下干燥，后再在烘箱里干燥；最后在马弗炉中高温烧结得到耐高温轻质隔热保温材料。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的生产方法，其特征在于：泡沫浆料在室温下干燥24h，在120℃的烘箱里干燥6h。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于：将烘干后的试样放入马弗炉中进行烧结，升温机制为：分别以5℃/min的升温速率从室温升温至1250℃、1250℃、1300℃和1350℃，然后保温3h，冷却后即得到本发明的耐高温轻质隔热保温材料。
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