CN116199499B - 一种轻质保温隔热发泡陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;将第一发泡剂用水稀释后,注入发泡机中发泡得到泡沫;将泡沫与第一浆料搅拌均匀,注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成;或者,向第一浆料中加入第二发泡剂、稳泡剂,搅拌均匀后注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成。本发明的制备方法,通过引入胶凝材料,利用其水硬性特点实现原料的前端发泡过程,随后将固化后的发泡坯体脱模,可以完全去除传统发泡陶瓷生产过程中必须使用的承烧板、围挡等耐火材料,从而能有效降低生产能耗,节约生产成本;同时是在现有的建筑陶瓷生产工艺的基础上进行工艺路线改造,有利于现有设备的利用率,减少设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域,尤其涉及一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
使用具有良好保温隔热性能和与建筑相容性好的保温材料是降低建筑能耗的重要手段。近些年来,由于建筑火灾事故频发,使得对外墙外保温***的防火要求越来越受到重视,尤其是高层建筑以及公共建筑,均对外墙外保温***提出更高的防火要求。目前,市面上已涌现出大量的无机保温材料,但由于导热系数高、耐久性差等缺点限制了无机保温材料的推广和应用,因此,目前我国大部份的保温市场仍然被有机保温板材占据。
发泡陶瓷多以矿山尾矿、工业固废料等无机矿物为主要原料,经科学配料,采用“湿法造粒”工艺或“干法制粉+造粒”工艺制粒,然后通过布料机在围挡组成的结构中进行布料,随后物料与围挡一起进入隧道窑于1200℃左右下烧制20h左右,从而获得容重为110~990kg/m3,抗压强度³5Mpa,导热系数≤0.1w/m·k的具有大量闭孔的A1级防火轻质保温材料。该材料是一种可用于建筑物非承重内外隔墙及外墙的轻质新型保温隔热板材。近几年,我国建筑用发泡陶瓷隔墙板及装饰一体化板、保温板在建筑上的应用正不断增长,生产技术与相关标准也不断成熟。更为重要的是,由于发泡陶瓷可消纳的大量工业固废及矿山尾矿,且有利于建筑陶瓷企业的部分产业转型,因此受到了各方面的重视与关注。
尽管发泡陶瓷保温材料相比现有的有机保温板有诸多方面的优势,但发泡陶瓷行业仍面临的诸多问题,具体有:1、相比有机保温板,发泡陶瓷保温板的导热系数相对偏高。因此,要达到同样的保温效果,发泡陶瓷保温板的厚度需大幅度提高。这不仅增加了建设成本,同时也增加了墙体的承重,对建筑的结构及安全造成一定危害;2、产量低。由于“导热系数”和“快速冷却”两者之间的根本矛盾,发泡陶瓷的烧成周期长,这使得发泡陶瓷的生产效率较低,对其规模化生产和降低成本造成不利影响;3、能耗大、成本高。由于烧成工序需要将陶瓷原料和耐火围挡一起送入隧道窑中进行发泡烧成,这不仅增加了生产能耗,导致成本上升,而且衬板以及围挡等耐火材料的大量使用,使得发泡陶瓷的烧成周期进一步延长,导致生产效率降低。
综上所述,保温性能差、产量低、能耗大、成本高是制约当前发泡陶瓷保温板行业良性发展和技术升级的重大瓶颈,基于此有必要对现有的发泡陶瓷的制备方法进行改进。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料及其制备方法,以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面,本发明提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
将第一发泡剂用水稀释后,注入发泡机中发泡得到泡沫;
将泡沫与第一浆料搅拌均匀,得到泡沫浆料,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
或者,将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
然后向第一浆料中加入第二发泡剂、稳泡剂,搅拌均匀后,得到第二浆料;
将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,胶凝材料包括水泥、石膏、白水泥中的一种或多种。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,所述第一发泡剂包括十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、动植物蛋白类发泡剂、纸浆废液中的一种。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,所述第二发泡剂包括双氧水、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵中的一种。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,所述稳泡剂包括硬脂酸钙、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,将陶瓷原料球磨后,过250目筛,筛余为0.2~5%,含水率为30~45%。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,所述胶凝材料的加入量为所述陶瓷原料干重的5~55wt%;
和/或,第一发泡剂的加入量为胶凝材料的0.01~2.5wt%;
和/或,所述第一发泡剂与水的质量比为1:(20~30)。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,所述第二发泡剂的加入量为所述胶凝材料的4~10wt%;
和/或,所述稳泡剂的加入量为所述胶凝材料的0.5~2.0wt%。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料具体为:再将泡沫浆料注入模具中固化成型,经15~25h养护后脱模,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料。
优选的是,所述的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料具体为:将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化并养护20~30h,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得保温隔热发泡陶瓷材料。
第二方面,本发明还提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料,采用所述的制备方法制备得到。
本发明的一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法相对于现具有以下有益效果:
本发明的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,在现有的建筑陶瓷生产工艺的基础上,将胶凝材料引入陶瓷原料中,利用胶凝材料的水硬性特点实现原料的前端发泡过程,从而制备得到的发泡陶瓷坯体,待其固化后拆模干燥,最后入窑烧成,经切割定型等工序后制得发泡陶瓷保温材料。本发明的优势主要在于,一方面,采用前端发泡工艺,将固化后的发泡坯体脱模,可以完全去除传统发泡陶瓷生产过程中必须使用的承烧板、围挡等耐火材料,从而能有效降低生产能耗,节约生产成本。烧成周期由原来的20h左右缩短为8h以下,能耗减少约25%;另一方面,本发明的保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,是在现有的建筑陶瓷生产工艺的基础上进行工艺路线改造,有利于现有设备的利用率,减少设备投资;此外,由于采用浆料成型和胶凝材料固化工艺,因此,发泡陶瓷的形状及规格基本不受限制,能制备大型的异性件。
本发明制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料较低的导热系数和较高的抗压强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明实施例1中制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的表面形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
S2、将第一发泡剂用水稀释后,注入发泡机中发泡得到泡沫;
S3、将泡沫与第一浆料搅拌均匀,得到泡沫浆料,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
或者,本申请的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
S2、然后向第一浆料中加入第二发泡剂、稳泡剂,搅拌均匀后,得到第二浆料;
S3、将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,胶凝材料包括水泥、石膏、白水泥中的一种或多种。
本发明的保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,在现有的建筑陶瓷生产工艺的基础上,将胶凝材料引入陶瓷原料中,并通过前端发泡工艺制备得到的发泡陶瓷坯体,待其固化后拆模干燥,最后入窑烧成,经切割定型等工序后制得发泡陶瓷保温材料。本发明的优势主要在于,一方面,采用前端发泡工艺,将固化后的发泡坯体脱模,可以完全去除传统发泡陶瓷生产过程中必须使用的承烧板、围挡等耐火材料,从而能有效降低生产能耗,节约生产成本。烧成周期由原来的20h左右缩短为8h以下,能耗减少约25%;另一方面,本发明的保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,是在现有的建筑陶瓷生产工艺的基础上进行工艺路线改造,有利于现有设备的利用率,减少设备投资;此外,由于采用浆料成型和胶凝材料固化工艺,因此,发泡陶瓷的形状及规格基本不受限制,能制备大型的异性件。
具体的,本申请所涉及的陶瓷原料包括CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2,其中,CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2的质量比为(11.4~14.7):(11.4~20.5): (40.9~48.0) : (24.4~27.2);实际中还包括将烧成后的保温隔热发泡陶瓷材料进行裁边切割等工序,得到所需形状尺寸。
在一些实施例中,第一发泡剂为阴离子表面活性剂,具体的,第一发泡剂包括十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、动植物蛋白类发泡剂、纸浆废液中的一种。
在一些实施例中,第二发泡剂包括双氧水、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵中的一种。
在一些实施例中,稳泡剂包括硬脂酸钙、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。
在一些实施例中,将陶瓷原料球磨后,过250目筛,筛余为0.2~5%,含水率(质量含水率)为30~45%。在球磨过程中需要加入水,水泥遇水才会硬化成型,球磨过程中加水后得到一定含水率的浆料。
在一些实施例中,胶凝材料的加入量为所述陶瓷原料干重的5~55wt%;
和/或,第一发泡剂的加入量为胶凝材料的0.01~2.5wt%;
和/或,第一发泡剂与水的质量比为1:(20~30)。
在一些实施例中,第二发泡剂的加入量为胶凝材料的4~10wt%;
和/或,稳泡剂的加入量为胶凝材料的0.5~2.0wt%。
在一些实施例中,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得保温隔热发泡陶瓷材料具体为:再将泡沫浆料注入模具中固化成型,经15~25h养护后脱模,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得隔热发泡陶瓷保温材料保温隔热发泡陶瓷材料。
在一些实施例中,将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得保温隔热发泡陶瓷材料具体为:将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化并养护20~30h,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得保温隔热发泡陶瓷材料。
基于同一发明构思,本申请还提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料,采用上述的制备方法制备得到。
以下进一步以具体实施例说明本申请的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容,但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本申请实施例提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将陶瓷原料进行球磨得到过250目筛筛余为0.2%细度、40%含水率的浆料A,然后向浆料A中加入质量为浆料A干重的35wt%的水泥,搅拌1min,得到第一浆料;
S2、取质量为水泥干重0.05wt%的十二烷基硫酸钠作为第一发泡剂,并将十二烷基硫酸钠溶于水中,注入发泡机进行发泡得到泡沫;其中十二烷基硫酸钠和水的质量比为1:20;
S3、将第一浆料与泡沫搅拌混合均匀,得到泡沫浆料,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,经过18h标准养护后脱模,随后将其送入烘箱内于85℃下干燥,最后以10℃/min的由室温升温至1350℃并保温180min,自然冷却,即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,陶瓷原料包括CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2,其中,CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2的质量比为11.6:16.1:48.0: 24.4。
实施例2
本申请实施例提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将陶瓷原料进行球磨得到过250目筛筛余为0.2%细度、40%含水率的浆料A,然后向浆料A中加入质量为浆料A干重的35wt%的水泥,搅拌1min,得到第一浆料;
S2、取质量为水泥干重30wt%的动植物蛋白类发泡剂(具体为复合型植物蛋白水泥发泡剂FP-50)作为第一发泡剂,并将动植物蛋白类发泡剂溶于水中,注入发泡机进行发泡得到泡沫;其中动植物蛋白类发泡剂和水的质量比为1:25;
S3、将第一浆料与泡沫搅拌混合均匀,得到泡沫浆料,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,经过24h标准养护后脱模,随后将其送入烘箱内于85℃下干燥,最后以10℃/min的由室温升温至1370℃并保温120min,自然冷却,即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,陶瓷原料包括CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2,其中,CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2的质量比为14.7:11.4:47.9: 26.0。
实施例3
本申请实施例提供了一种轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将陶瓷原料进行球磨得到得到过250目筛筛余为5%细度、35%含水率的浆料A,然后向浆料A中加入质量为浆料A干重的15wt%的水泥,搅拌1min,得到第一浆料;
S2、然后向第一浆料中加入第二发泡剂、稳泡剂,搅拌10s得到第二浆料;其中,第二发泡剂为双氧水,第二发泡剂的加入量为水泥干重的5wt%,稳泡剂为硬脂酸钙,稳泡剂的加入量为水泥干重的1.5wt%;
S3、将第二浆料注入模具中,进行化学发泡,固化并养护24h后脱模,随后将其送入烘箱内于85℃下干燥,最后以10℃/min的由室温升温至1320℃并保温210min,自然冷却,即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,陶瓷原料包括CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2,其中,CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2的质量比为11.4:20.5:40.9: 27.2。
上述实施例1中制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的表面形貌如图1所示,从图1中可以看出,该发泡陶瓷保温板气孔均匀,大小约为1-2mm,且气孔多为闭孔结构。
测试上述实施例1~3中制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的干密度(根据GB/T6343测试)、抗压强度(根据GB/T5486测试)、抗折强度(根据GB/T5486测试)、导热系数(根据GB/T10294测试)和吸水率(根据GB/T5486测试)的结果如下表1所示。
表1-不同实施例制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料的性能
实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
干密度(kg/m3) | 116 | 108 | 138 |
抗压强度(Mpa) | 3.2 | 2.5 | 4.6 |
抗折强度(Mpa) | 0.81 | 0.64 | 0.92 |
导热系数(25ºC,W/m・K) | 0.045 | 0.042 | 0.051 |
吸水率(%) | 1.1 | 1.6 | 1.2 |
从上表1中可知,本申请制备得到的轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料具有较低的导热系数和较高的抗压强度、较低的吸水率。材料吸水率高会导致其隔热性能急剧下降。干密度越低,材料气孔率越高,热导率越低。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种轻质保温隔热发泡陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
将第一发泡剂用水稀释后,注入发泡机中发泡得到泡沫;
将泡沫与第一浆料搅拌均匀,得到泡沫浆料,再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
或者,将陶瓷原料球磨后,加入胶凝材料,搅拌均匀后得到第一浆料;
然后向第一浆料中加入第二发泡剂、稳泡剂,搅拌均匀后,得到第二浆料;
将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
其中,胶凝材料为水泥;
所述第一发泡剂包括十二烷基硫酸钠、动植物蛋白类发泡剂中的一种;
所述第二发泡剂为双氧水;
所述稳泡剂为硬脂酸钙;
将陶瓷原料球磨后,过250目筛,筛余为0.2~5%,含水率为30~45%;
所述胶凝材料的加入量为所述陶瓷原料干重的5~55wt%;
第一发泡剂的加入量为胶凝材料的0.01~2.5wt%;
所述第一发泡剂与水的质量比为1:(20~30);所述第二发泡剂的加入量为所述胶凝材料的4~10wt%;
所述稳泡剂的加入量为所述胶凝材料的0.5~2.0wt%;
所述陶瓷原料包括CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2,其中,CaCO3、BaCO3、Al(OH)3、SiO2的质量比为(11.4~14.7):(11.4~20.5):(40.9~48.0): (24.4~27.2);
再将泡沫浆料注入模具中固化成型,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料具体为:再将泡沫浆料注入模具中固化成型,经15~25h养护后脱模,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料;
将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化,养护后,脱模,干燥,烧成即得轻质高效保温隔热发泡陶瓷材料具体为:将第二浆料注入模具中,经过发泡,固化并养护20~30h,再于80~150℃下干燥,最后于8~12℃/min由室温升温至1050~1400℃并保温40~300min,即得保温隔热发泡陶瓷材料。
2.一种轻质保温隔热发泡陶瓷材料,其特征在于,采用如权利要求1所述的制备方法制备得到。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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