一種高強度發泡保溫陶瓷材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高強度發泡保溫陶瓷材料及其制備方法，按照配方質量百分比，高強度發泡保溫陶瓷材料是采用以下組分制備而成的：河道淤泥25-45wt%，高嶺土0-15wt%，頁巖石10-25wt%，滑石1-5wt%，長石5-30wt%，發泡劑1-3wt%，玻璃纖維粉5-10wt%，鋯鈦酸鉛納米微粉1-4wt%和三聚磷酸鈉0.2-0.5wt%，余量為水。本發明專利技術的有益效果是提供了一種高強度發泡保溫陶瓷材料及其制備方法，該高強度發泡保溫陶瓷材料具有強度高、韌性強以及隔熱效果好等優點，本發明專利技術采用干法和濕法相結合的方法來制備陶瓷材料，該方法在一定程度上避免了單獨采用干法制備過程中粉塵對環境的污染，提高了生產環境的質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種陶瓷材料及其制備方法，尤其涉及一種高強度保溫陶瓷材料及其制備方法。
技術介紹
經過長期國內外市場分析調查，首先回顧了發泡保溫陶瓷材料行業的發展歷程，由早期蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷、輕質陶瓷以及水泥發泡陶瓷發展到無機發泡陶瓷，其發展趨勢以及市場需求都在以拋物線的形式曲線上升，發泡材料
的優化，質量體系的革新，以及生產工藝的改進，改寫了早期的“高污染、高能耗、低效率”的生產模式。現代化環保理念不斷被提出，“綠色建筑，人文建筑”是現代開發的宗旨，亦是未來發泡保溫陶瓷材料甚至建筑科學領域的導向，但目前世界上所有廠家生產的Al級保溫發泡陶瓷保溫板強度很低，且導熱系數也很高，導致了其保溫隔熱效果也較差。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有技術中保溫發泡陶瓷材料強度低、導熱系數高以及保溫隔熱效果差等上述缺陷，提供一種度高、韌性好以及保溫隔熱效果好的高強度發泡保溫陶瓷材料及其制備方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種高強度發泡保溫陶瓷材料，按照配方質量百分比，包括以下組分河道淤泥25-45wt%，高嶺土 0-15wt%，頁巖石10_25wt%，滑石l-5wt%，長石5-30wt%，發泡劑l-3wt%，玻璃纖維粉5_10wt%，鋯鈦酸鉛納米微粉l_4wt%和三聚磷酸鈉O. 2-0. 5wt%，余量為水。在本專利技術所述的高強度發泡保溫陶瓷材料中，其原料中不僅包含了現有技術中制作發泡保溫陶瓷必須的原料，還包括了玻璃纖維粉和鋯鈦酸鉛納米微粉，玻璃纖維粉的主要化學成分為SiO2AL2O3. CaO. MgO,鋯鈦酸鉛納米微粉是采用Pb3O4, ZrO2和TiO2采用液相溶膠-凝膠法合成的；本專利技術所述技術方案采用玻璃纖維粉和鋯鈦酸鉛納米微粉的高溫合成，使兩者之間通過纖維與基體界面發生化學反應，提高纖維與玻璃陶瓷的結合強度，減少結合部位性能的不相匹配性，從而依靠應力誘發相變增韌、裂紋偏轉增韌和微裂紋增韌，ZrO2顆粒就發生四方到單斜的相轉變，并在機體中引起微裂紋，它吸收了裂紋擴展的能量，削弱或阻止了裂紋的擴展，在原料中引入P2O5以明顯增加ZrO2在硅酸鹽熔體中的溶解度，達到增強補韌的目的；AL203成分在高溫熔融時增加了莫來石晶體的高溫粘度，形成機體的骨架；其中CaO和MgO在高溫以CO2的形式揮發，同時也促進了閉氣孔的生成，故本專利技術所述技術方案在提高陶瓷材料韌性的同時也不會影響發泡劑在機體中高溫反應產生氣泡，故其保溫隔熱效果也很好，克服了傳統發泡保溫材料韌性低、保溫隔熱效果差等缺陷。作為對本專利技術所述技術方案的一種改進，鋯鈦酸鉛納米微粉是采用液相溶膠-凝膠法合成的，其顆粒細度控制在10-30nm。因為鋯鈦酸鉛納米微粉是采用液相溶膠-凝膠法合成的，所以采用此方法合成的鋯鈦酸鉛納米微粉會很容易混合均勻，并且很容易進行化學反應，僅需要較低的合成溫度；另外，合成的鋯鈦酸鉛納米微粉顆粒細度控制在10-30nm，保證鋯鈦酸鉛納米微粉與其他原料進行更均勻、充分的混合，也會在一定程度上加強陶瓷的強度，故由此可保證采用本專利技術所述技術方法獲得的陶瓷材料具有強度高的優點。作為對本專利技術所述技術方案的一種改進，發泡劑是碳化 硅微粉、芒硝粉、石膏微粉中的一種或幾種。本專利技術所述的高強度發泡保溫陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟(I)原料配比河道游泥25_45wt%,高嶺土 0_15wt%,頁巖土 10_25wt%,滑石l-5wt%，長石5-30wt%，玻璃纖維粉5-10wt%，三聚磷酸鈉O. 2-0. 5wt% ；(2)泥漿球磨步驟(I)中的原料經稱重系統精確添加后，按原料磨球為1:2的比例向原料中加入磨球，再向混合物料中加入占原料總重量30-35wt%的水進行預先球磨后得到混合泥漿，然后向混合泥漿中添加發泡劑l_3wt% ;球磨時間為28-32h ；(3)干燥制粉將經過步驟(2)球磨后的泥漿先排除水分，排除水分的泥漿經過帶式干燥成為泥餅，再將泥餅碾磨成為粉體；(4)混合攪拌在經過步驟(3)得到的粉體中添加鋯鈦酸鉛納米微粉l_4wt%后進行攪拌；(5)高溫燒結將通過步驟(4)處理過的粉料通過密封式氣壓輸送至平板窯車進行高溫燒結，燒結溫度為1100-1250° C，升溫速度控制在5-15° C/min，高火保溫120-180分鐘，然后冷卻出窯；(6)后期加工經過步驟(5)中燒成冷卻后，再進行切割、包裝及后期加工。在本專利技術所述技術方案中，按原料磨球為1:2的比例向原料中加入磨球，因為磨球本身的高硬度、高耐磨以及高韌性等特性，這樣就能保證原料在磨球與磨球的撞擊間能充分進行研磨，使得原料粉體更細，更均勻。在對原料進行初期的研磨后，再向混合物料中加入占原料總重量30-35wt%的水進行預先球磨得到混合泥漿，然后向混合泥漿中添加發泡劑，因為發泡劑本身粒徑在O. 05 lmm之間，如果預先球磨時就加入發泡劑，則會使得發泡劑粒徑太小，而導致達不到理想的發泡效果；添加發泡劑后球磨28-32h，如果球磨時間小于28h，則球磨得到的泥漿達不到所要求的均勻細度，如果球磨時間超過32h，則費時費力，造成對資源的浪費，增加了生產成本；另外在本專利技術所述技術方案中，向混合泥漿中添加發泡劑的量優選為l_3wt%，這樣就能保證氣孔率高且氣孔分布均勻，抗壓強度高，吸水率低，且還保證了良好的保溫隔熱效果；如若發泡劑含量低于lwt%，則燒結獲得的陶瓷材料氣孔率會大大降低，氣孔生長不全，且大小不一；如若發泡劑含量高于3wt%，則燒結獲得的陶瓷材料氣孔孔徑會變大，氣孔還會有炸開的跡象，這樣會直接導致其抗壓強度降低，吸水率也增大。除此之外，在對原料進行初步研磨后，再向混合物料中加入占原料總重量30-35wt%的水進行預先球磨，故在本專利技術所述技術方案中，是采用將球磨榨泥的方式和烘干打微粉相結合的方法生產陶瓷材料，這樣的方法結合了陶瓷工藝中的干法和濕法兩種工藝，避免了干法生產工藝中粉塵對環境的污染，使得生產環境更干凈。在高溫燒結步驟中，如若燒結的溫度低于1100° C，或保溫時間少于120分鐘，則莫來石晶相轉變尚未完成，閉氣孔分布不夠均勻，鋯鈦酸鉛納米微粉中的Pb3O4成分還未能全部揮發，產品燒結度不夠，會降低氣孔的強度及韌性；如若燒結的溫度高于1250° C，或保溫時間超過180分鐘，一方面莫來石晶粒變大，液相增多，可能會使產品軟化變形，氣孔率反而直線降低，嚴重影響陶瓷材料的質量，另一方面也會在一定程度上造成資源浪費，經濟成本提高。故在1100-1250° C溫度范圍內，保溫120-180分鐘，這樣就能在一定程度上保證所獲陶瓷材料具有強度高、韌性好以及保溫效果好等優點。另外，在本專利技術所述技術方案中，升溫速度控制在5-15° C/min，如果升溫速度低于5° C/min，則會直接導致升溫時間變長，會造成資源浪費；如若升溫速度超過15° C/min，這樣也會造成資源的浪費，不經濟，且因為升溫速度快，則所需升溫的時間就會變短，這樣會對產品的強度有所損壞，這些都是所不希望的。在獲得半成品后，要等燒結后的半成品冷卻后再切割，這樣會使得陶瓷坯體內部熱應力全部釋放，可以避免在切割過程中因為熱應力沒全部釋放而影響陶瓷材料的質量。作為對上述高強度發泡保溫陶瓷材料的制備方法的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強度發泡保溫陶瓷材料，其特征在于，按照配方質量百分比，包括以下組分：河道淤泥25？45wt%，高嶺土0？15wt%，頁巖石10？25wt%，滑石1？5wt%，長石5？30wt%，發泡劑1？3wt%，玻璃纖維粉5？10wt%，鋯鈦酸鉛納米微粉1？4wt%和三聚磷酸鈉0.2？0.5wt%，余量為水。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：閔向東，石洪陣，
申請(專利權)人：江蘇金久科技新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：