CN1199903C - 含有空心颗粒的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含有空心颗粒的复合材料及其制备方法，属于使用无机和有机配料的组合物领域，包括基质原料和骨料，其特征是采用煤矸石粉料、工业炉渣细粉、水泥或耐火水泥、氧化铝细粉、高铝矾土粉体、锆刚玉粉体为基质原料，以空心颗粒为骨料制备的复合材料。一种制备方法是在模型内加入煤矸石粉料和/或工业炉渣细粉和/或水泥，再加入水、发泡剂和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、加压成为具有一定形状的型材；还可将氧化铝细粉或和氧化铝空心颗粒、水混合，经加压成型、烘干、焙烧制成具有一定形状的高铝陶瓷质型材。该复合材料轻度高，质量轻，并具有优异的隔热、隔音、保温和定向渗透等性能，可以广泛用于建筑、窑炉和农业等领域。
Description
技术领域
本发明属于使用无机和有机配料的组合物领域，尤其涉及一种复合材料。
背景技术
目前通常采用热的不良导体或者不良导体材料和其他材料复合制作复合材料达到保温、隔热或隔音的效果。1991年1月30日公开的中国专利申请90200590.1提供了一种微球板材，该板材以玻璃、陶瓷或塑料颗粒为基本材料，用乳胶和混凝土或其他胶结剂粘在一起形成基本形状板材。由于颗粒的重量大、生产成本高，钻孔和设置管道不方便，限制了使用。2000年6月21日公告的中国专利ZL 96116116.7涉及一种耐火隔热的空心球，它以塑粒作球核，表面粘结耐火粉料，经烘干、烧制成空心的球，用作窑炉耐火隔热材料。但是该耐火空心球堆积使用的场合有限，应用范围较小，在工业窑炉的底部和顶部均不能适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有空心颗粒的复合料，可以在工业窑炉、建筑物和农业上得到广泛的应用。
本发明涉及一种含有空心颗粒的复合材料，包括基质原料和骨料，其特征是采用煤矸石粉料、工业炉渣细粉、水泥或耐火水泥、氧化铝细粉、高铝矾土粉体、锆刚玉粉体为基质原料，以空心颗粒为骨料制备的复合材料。基质原料和空心颗粒可以是不同材质的，也可以是相同材质的；中空心颗粒是以聚苯乙烯发泡体为球核，在旋转滚动的球核上先喷洒水雾、粉体/粘合剂混合粉料，在球核上形成约0.5mm厚的混合粉体层，然后再喷洒粘合剂溶液和不同基体粉体，采用不同的基体粉体是为了降低成本，可以先喷洒工业炉渣细粉或煤矸石粉料，然后再喷洒氧化铝或其他强度和耐高温性能较好的粉体，形成≥0.5mm的厚度不等的单基体层球体或多基体层球体，经干燥、焙烧制得的单基体或多层不同基体的空心颗粒，焙烧温度由混合粉料的材质决定，以材质内可以烧结形成玻璃相为宜，聚苯乙烯发泡球核经焙烧后受热分解，颗粒内腔壁形成玻璃体，内腔近似为真空，空心颗粒的壁厚为0.4～40mm；制备空心颗粒的粉体可以是煤矸石粉料、工业炉渣细粉、耐火水泥、白云石细粉、氧化镁细粉、氧化铝细粉、高铝矾土粉体、锆刚玉粉体、陶瓷粘土或其混合物；制备空心颗粒的粘合剂采用糊精、淀粉、松香、硅酸钠、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或硅溶胶。
本发明还提供了含有空心颗粒的复合材料的制备方法，其特征是在模型内加入煤矸石粉料和/或工业炉渣细粉和/或水泥，再加入水、发泡剂和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、加压成为具有一定形状的型材；将陶瓷粘土或/和煤矸石粉料或/和工业炉渣细粉混合，再加入水、发泡剂和复合材料基质相同空心颗粒，经加压成型、烘干、焙烧也可制成具有一定形状的型材；另一制备方法是在模型内加入锆刚玉粉体、锆刚玉空心颗粒、水和硅酸钠溶液，经振动、加压、烘干、焙烧制得具有一定形状的锆质型材，焙烧温度可以是1200～1600℃；还可以将氧化铝细粉、粘合剂和氧化铝空心颗粒、水混合，经加压成型、烘干、焙烧制成具有一定形状的高铝陶瓷质型材，焙烧温度为1100～1600℃。
利用煤矸石粉料和/或工业炉渣细粉和/或水泥为基质原料，以不同直径的空心颗粒作骨料制备的型材可以是建筑物的移动墙体或墙板，也可以制作成复合砖，不仅质量轻，而且具有隔音、隔热、防水和承重等性能；锆质或高铝陶瓷质型材可以加工为复合砖或板材，用于工业作耐火保温材料，如石墨焙烧炉隔热砖，窑炉高温绝热砖和底盘隔热砖，钢包保温砖，高温煤气管道内衬砖等；以空心颗粒复合材料制备的复合管材具有单向水的渗透性，可用于作农田灌溉用渗灌材料，节约用水。
本发明的有益效果在于该复合材料质量轻、强度高，具有优异的隔热、隔音、保温和定向渗透等性能，可以广泛用于建筑、窑炉和农业等领域。
具体实施方式
实施例1 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用煤矸石和水泥，空心颗粒为煤矸石粉料材质，板材密度底，强度高。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和糊精、淀粉粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷洒羟甲基纤维素粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径的球核以制作不同大小的空心颗粒；在板材模型内加入基体原料煤矸石粉料和水泥，再加入水、发泡剂和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、加压成为具有一定形状的板材，不仅质量轻，而且具有隔音、隔热、防水和承重等性能。
实施例2 一种含有空心颗粒的水泥复合板材，基质原料采用水泥，空心颗粒为水泥材质，制备方法同实施例1。
实施例3 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用水泥和工业炉渣细粉，空心颗粒为水泥材质，制备方法同实施例1。
实施例4 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为水泥和煤矸石材质，制备方法同实施例1。
实施例5 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为工业炉渣细粉和煤矸石材质，制备方法同实施例1。
实施例6 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为水泥、工业炉渣细粉和煤矸石材质，制备方法同实施例1。
实施例7 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为白云石和水泥材质，制备方法同实施例1。
实施例8 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为陶瓷粘土和氧化镁材质，制备方法同实施例1。
实施例9 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为水泥、煤矸石、工业炉渣细粉和陶瓷粘土材质，制备方法同实施例1。
实施例10 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用煤矸石和耐火水泥，空心颗粒为煤矸石粉料材质。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和羟乙基纤维素粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷洒糊精粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径球核以制作不同大小的空心颗粒；在板材模型内加入基体原料煤矸石粉料和耐火水泥，再加入水、发泡剂和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、加压成为具有一定形状的板材，再经500℃左右的温度烧结，可形成轻质、高强度的板材。
实施例11 一种含有空心颗粒的耐火水泥复合板材，基质原料采用耐火水泥，空心颗粒为耐火水泥材质，制备方法同实施例10。
实施例12 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用耐火水泥和工业炉渣细粉，空心颗粒为耐火水泥材质，制备方法同实施例10。
实施例13 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用耐火水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为耐火水泥和煤矸石材质，制备方法同实施例10。
实施例14 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用耐火水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为工业炉渣细粉和煤矸石材质，制备方法同实施例10。
实施例15 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为耐火水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉体材质，制备方法同实施例10。
实施利16 一种含有空心颗粒的耐火水泥复合板材，基质原料采用耐火水泥，空心颗粒为耐火水泥和陶瓷粘土材质，制备方法同实施例10。
实施例17 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为耐火水泥、工业炉渣细粉、煤矸石粉体和白云石细粉材质，制备方法同实施例10。
实施例18 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用耐火水泥、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为陶瓷粘土和氧化铝材质，制备方法同实施例10。
实施例19 一种含有空心颗粒的复合板材，基质原料采用高铝矾土、工业炉渣细粉和煤矸石粉料，空心颗粒为陶瓷粘土和高铝矾土材质，制备方法同实施例10。
实施例20 一种含有空心颗粒的复合砖，基质原料采用锆刚玉粉体，空心颗粒为锆刚玉粉体材质。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和松香、聚乙烯醇粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷聚乙烯醇粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径的球核以制作不同大小的空心颗粒；在耐火砖模型内加入基体原料锆刚玉粉体、水、硅酸钠溶液和不同直径的空心颗粒，经振动、加压、烘干成为砖材，再经1200℃左右的温度烧制，可形成锆质耐火保温砖。
实施例21 一种含有空心颗粒的复合砖，基质原料采用锆刚玉粉体，空心颗粒为锆刚玉粉体材质。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和松香粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷硅溶胶粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径的球核以制作不同大小的空心颗粒；在耐火砖模型内加入基体原料锆刚玉粉体、水、硅酸钠溶液和不同直径的空心颗粒，经振动、加压、烘干成为砖材，再经1600℃左右的温度烧制，可形成锆质耐火保温砖。
实施例22 一种含有空心颗粒的复合砖，基质原料采用锆刚玉粉体，空心颗粒为锆刚玉粉体材质。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和松香粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷聚乙烯醇粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径的球核以制作不同大小的空心颗粒；在耐火砖模型内加入基体原料氧化铝细粉、水、硅酸钠溶液和不同直径的空心颗粒，经振动、加压、烘干成为砖材，再经1600℃左右的温度烧制，可形成铝质耐火保温砖。
实施例23 一种含有空心颗粒的复合砖，基质原料采用氧化铝细粉，空心颗粒为氧化铝细粉材质。制备方法是：以聚苯乙烯发泡体为球核，在颗粒成型机内以50转/分的转速旋转滚动球核，先喷洒水雾、材质粉体和硅酸钠粘合剂混合粉料，球核上形成薄层，然后再喷聚乙烯醇粘合剂溶液和材质粉体，经干燥后制得空心颗粒，选用不同直径的球核以制作不同大小的空心颗粒；在耐火砖模型内加入基体原料氧化铝细粉、水、硅酸钠溶液和不同直径的空心颗粒，经振动、加压、烘干成为砖材，再经1100℃左右的温度烧制，可形成铝质耐火保温砖。
Claims (6)
1、一种含有空心颗粒的复合材料，包括基质原料和骨料，其特征是采用煤矸石粉料、工业炉渣细粉、水泥、耐火水泥、白云石细粉、氧化镁细粉、氧化铝细粉、高铝矾土粉体、锆刚玉粉体、和/或陶瓷粘土为基质原料制备的空心颗粒，再以空心颗粒为骨料制备的复合材料；
所述的空心颗粒是以聚苯乙烯发泡体为球核，在旋转滚动的球核上先喷洒水雾、和粉体与粘合剂的混合粉料，然后再喷洒粘合剂溶液、和相同或不同的基体粉体，经干燥、和焙烧制得的单基体或多层不同基体的空心颗粒；
所述的空心颗粒的壁厚为0.1～40mm；
所述的制备空心颗粒的粘合剂采用糊精、淀粉、松香、硅酸钠、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、或硅溶胶。
2、根据权利要求1所述的含有空心颗粒的复合材料，其特征是所述的基质原料和空心颗粒是不同或相同材质的。
3、根据权利要求1所述的含有空心颗粒的复合材料的制备方法，其特征是在模型内加入煤矸石粉料和/或工业炉渣细粉、和/或水泥，再加入水、发泡剂、和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、和加压成为具有一定形状的型材。
4、根据权利要求1所述的含有空心颗粒的复合材料的制备方法，其特征是将陶瓷粘土和/或煤矸石粉料和/或工业炉渣细粉和/或耐火水泥混合，再加入水、发泡剂、和复合材料基质相同的空心颗粒，经加压成型、烘干、和焙烧制成具有一定形状的型材。
5、根据权利要求1所述的含有空心颗粒的复合材料的制备方法，其特征是在模型内加入锆刚玉粉体、锆刚玉空心颗粒、水、和硅酸钠溶液，经振动、加压、烘干、和焙烧制得具有一定形状的锆质型材。
6、根据权利要求1所述的含有空心颗粒的复合材料的制备方法，其特征是将氧化铝细粉、粘合剂、氧化铝空心颗粒、和水混合，经加压成型、烘干、和焙烧制成具有一定形状的高铝陶瓷质型材。
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