CN104609878A - 一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料 - Google Patents

Abstract

一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料，涉及一种管材颗粒填料，该填料外壳为陶质或釉质，具备和管材复合基体结合的润湿性，内部结构呈封闭型细密蜂窝状微孔，微孔互不相通，包裹的气体形成一定的内部抗力和质地较轻的特性，通常情况下，强度随粒径增大而减弱，堆积密度随粒径增大而缩小，外观呈不规则碎石状或圆形，所述管材填料制备取材宽泛，成本低廉，原材料可选用粉煤灰、煤矸石、淤泥、垃圾、废矿石、废矿砂等生活、工业固体废料，对资源合理利用和保护都有较大贡献。所述填料具备可通过配方选材等方式灵活制备满足各种性能管材不同需求的便利，实现了一材多样选择多样功效的效能。附颗粒截面图（1）陶质或釉质外壳（2）内部密蜂窝状微孔结构。

Description

一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料

技术领域

本发明涉及一种管材颗粒填料，尤其是一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料。

背景技术

通常管材颗粒增强材料应具备三个特点：1：明显提高基体某种特性所需性能，2：良好的化学稳定性，3：与基体良好的润湿性。管材颗粒增强材料的作用主要是为了提高管材的某种特性，如刚性韧性或重量，这三者一般是互为矛盾的，刚性强韧性就可能弱，如陶瓷或陶瓷金属基材料，韧性好刚性就可能有缺陷，如橡胶材料，刚性强但质地较重，如石英砂等，同时管材颗粒增强材料还必须能与结构层或基体完好的粘结，使管壁或基体能发挥整体作用，或增强管材的刚性和韧性，提高管材抗变形能力，或减轻管材的重量，为管材某种实用需要创造便利，并降低生产成本。目前公知的管材颗粒增强填料主要分为两大类：自然颗粒增强材料，如石英砂、硼砂等；人工颗粒增强材料，如陶瓷金属基颗粒、碳酸钙等。上述自然颗粒增强材料绝大部分都是通过矿产开采获得，会对资源和环境造成毁灭性破坏，对合理利用及保护资源和环境极为不利，毁坏我们赖以生存的环境而产生难以恢复的恶果；目前公知的人工管材颗粒增强材料主要以陶瓷或陶瓷金属基颗粒为代表，这类颗粒增强填料往往具备以下特征：制备工艺复杂、原材料要求较高、制备烧结过程是胚体在高温下收缩、致密化的过程；性能特点表现为刚性，硬度高密度低，但脆性大，塑韧性差。 由于制备成本高、或工艺复杂、或原材料要求高、或特性单一等缺陷对管材制备成本、性能产生不良影响。所以本领域一直期望一种具备资源优势组合、品质稳定、轻质长寿、环保、生产投资成本低等特点的人工管材增强填料，本发明正是顺应此需求为目的而实现的新型管材颗粒增强填料。

发明内容

为克服目前公知管材颗粒增强材料的缺陷，本发明提供了一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料。

 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述管材颗粒增强填料外壳为陶质或釉质，并具备一定刚度、强度及和管材复合基体结合的润湿性，内部结构呈封闭型细密蜂窝状微孔，微孔互不相通；并包裹部分制备过程产生的气体，形成一定的内部抗力和质地较轻的特性，化学力学性能稳定，粒径≤30mm，抗压强度为8～110MPa，通常情况下，强度随粒径增大而减弱，堆积密度随粒径增大而缩小，外观呈不规则碎石状或圆形；根据设计管材构造强度、重量、用途的需要，所述陶质管材颗粒增强填料可用相应的不同配方和方法制备获得，烧制或免烧制备过程是让原料产生膨胀，内部气体被外壳包裹，出现蜂窝状细孔，气体被封结在细孔中的过程；根据管材各种复合基体材料结合特性的不同，所述填料可选择不同人工配方制备粒径、形状、外壳釉质比表面积和陶质比表面积不同的颗粒增强填料。

 本发明的有益效果是：所述管材颗粒增强填料制备取材宽泛，成本低廉，其原材料可选用粉煤灰、煤矸石、沙漠沙、页岩、以及淤泥、垃圾、废矿石、废矿砂、铁渣、陶瓷碎片、碎玻璃等生活、工业固体废料，对资源合理利用和保护以及环境保护再生利用资源都有较大贡献。根据管材设计和性能的要求，本发明管材颗粒增强填料具备可通过配方等方式灵活制备满足各种性能管材不同需求的便利，具备质轻、刚性抗压、抗震抗渗、耐腐蚀、耐高温、良好隔绝性、力学化学性能稳定的特点，同时还具备和管材不同复合基体材料良好的润湿性，实现了一材多样选择多样功效的效能。

附图说明

图1颗粒截面图（1）陶质或釉质外壳   （2）内部密蜂窝状微孔结构。

具体实施方式

（1）按照管材强度要求、重量要求、实际应用、复合基体特性的要求设计相应配方并选择主材和辅助材料及制备方法，按管材特性的需要合理配比原材料和控制好关键成分的含量配比和制备工艺。

（2）制备方法之一烧制制备：经以下工序制备成型，配料：按照管材需求设计的配方进行主材粉磨，发泡剂、增强剂、黏结剂、助熔、减水、校正、增强等外加剂的配比；混合：按照管材需求而配方的主料和辅助材料进行混合；成形：按照管材颗粒填料级配和形状需求制成相应粒径大小和形状的颗粒；高温焙烧：用电、煤或油等在专用设备或窑中高温烧结；冷却成品：采用自然或人工冷却成型，后期筛分清除处理成品。

（3）制备方法之二免烧制备：经以下工序制备成型，配方：按管材需求设计对颗粒填料体质组分、发泡剂、增强剂、胶凝材料、辅助材料、密度调节组分、外加剂组分进行合理配比；粉磨：将固体原料磨碎成粉状；造粒：按照管材颗粒填料级配和形状需求制成相应粒径大小和形状的颗粒；养护：采用太阳能、地热、自然风等自然养护方式或蒸汽、发电厂锅炉等余热、化学养护等人工养护方式制备成型；后期筛分清理处理成品。

（4）制备过程中，原材料中含有的二氧化硅和三氧化二铝成分是所述管材颗粒增强填料强度和结构的主要物质基础，一般情况下它们的含量为二氧化硅40%～60%，三氧化二铝15%～35%，前者含量高颗粒外壳釉质结晶度就高，但强度会减弱，后者含量越高强度愈强，但制备难度和成本会相应增加，制备中应根据需要合理配比相关比例，同时成品强度还和原材料粉磨粗细有关，粉磨愈是精细制备中强度指标的提高会愈是相应便利；所述管材颗粒增强材料的质地轻重和制备过程中材料发胀程度及气体气孔封闭程度有关，材料发胀，气体产生溢出前封闭临界掌握愈好，则成品的质地比重和强度就把握愈好，此环节还会对颗粒内部抗力产生影响，其中要适量控制好对材料发胀起主要作用的三氧化二铁的含量，一般不宜过高，否则会影响成品强度；和管材复合基体润湿性的好坏和填料形状、表面形态，陶质和釉质的比表面积大小以及颗粒填料气孔封闭程度有关，应按照需要合理调整好二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁含量的配比并控制好制备温度和养护时间，以满足管材结合基体的各种特性需求，达成填料和基体的充分融合，发挥整体效能。

Claims (4)

1.一种人工非陶瓷或陶瓷金属基的陶质管材颗粒增强填料，包括管材中可以和树脂、塑料、橡胶、水泥等有机聚合物结合的人工陶质颗粒增强填料，其特征在于：所述颗粒增强填料外壳为陶质或釉质，并具备一定刚度、强度及和管材复合基体结合的润湿性，内部结构呈封闭型细密蜂窝状微孔，微孔互不相通；粒径≤30mm，外观呈不规则碎石状或圆形，化学力学性能稳定；根据设计管材构造强度、重量、用途以及复合基体特性的需要，所述陶质管材颗粒增强填料可用相应的不同配方和方法制备获得。

2.根据权利要求1所述的陶质管材颗粒增强填料可以通过原材料配方烧制或通过原材料配方人工造粒经自然养护及人工养护的方法获得；其构造性能特征在于：轻质、刚性抗压、抗震抗渗、耐腐蚀、耐温抗冻、良好隔绝性的特点。

3.根据权利要求1所述的陶质管材颗粒增强填料，其特征在于：填料抗压强度为8～110MPa，强度随粒径增大而减弱，堆积密度随粒径增大而缩小；根据管材各种复合基体材料结合特性的不同，可选择不同人工配方制备粒径、形状不同、外壳釉质比表面积和陶质比表面积不同的所述填料。

4.根据权利要求1所述的陶质管材颗粒增强填料，其制备原材料可选用粉煤灰、煤矸石、沙漠沙、页岩、铝矾土以及淤泥、垃圾、废矿石、废矿砂、铁渣、陶瓷碎片、碎玻璃等生活、工业废料和上述原料的混合物。