一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法。該方法步驟為：1）將活性凹凸棒土和硅烷偶聯(lián)劑溶于水中，水浴加熱，超聲分散，得粘性液體；2）在所制得的粘性液體中加入蓄熱保溫材料，高速攪拌分散，得蓄熱保溫材料分散液；3）將所得的分散液干燥、球磨和造粒，得混合顆粒；4）將制得的混合顆粒，發(fā)泡陶瓷坯料和發(fā)泡劑加入球磨機中球磨，然后進行高溫燒結，制得泡沫陶瓷保溫材料。本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過在陶瓷配料中加入無機蓄熱保溫材料，高溫下材料基體與發(fā)泡劑相互共熔，發(fā)生化學反應，材料內部呈現(xiàn)密集的閉孔氣孔，最終獲得了多孔性、輕質的保溫材料結構。
【專利說明】一種保溫泡沬陶瓷材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，屬于保溫材料領域。
【背景技術】
[0002]建筑外墻保溫是建筑節(jié)能的重要內容，可占建筑節(jié)能的30%~40%，目前，我國外墻保溫材料的主流產品是聚苯乙烯泡沫板和聚苯乙烯擠塑板等有機保溫材料，這些有機保溫材料的優(yōu)點是保溫性能優(yōu)異、價格低，但也存在致命缺陷，就是它們都屬于可燃材料，具有引發(fā)火災的危險性。
[0003]相變材料具有儲熱密度大、儲熱容器體積小、熱效率高等優(yōu)點，在太陽能利用、工業(yè)余熱、廢熱回收、建筑節(jié)能等領域具有廣闊的應用前景。目前的相變蓄熱材料研究主要分為:有機相變蓄熱材料和無機相變蓄熱材料，有機相變蓄熱材料性能較穩(wěn)定，幾乎無過冷和相分離問題，但其相變潛熱低、密度小，因而其單位體積蓄熱量較小。無機相變蓄熱材料具有較高的單位體積蓄熱量和良好的導熱性，具有十分明顯的優(yōu)勢。[0004]專利ZL201210034759.2公開了一種外墻保溫用輕質泡沫陶瓷及其制備方法，其先將質量份數60~90份的工業(yè)固體廢棄物和10~40份的助熔物料經濕法研磨制得料漿后，再經發(fā)泡工藝制備而成，具有產品成本低、導熱系數良好、可用于建筑外墻保溫的輕質泡沫陶瓷材料等特點。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種建筑外墻保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，所制得的泡沫陶瓷材料能夠達到A級燃燒性能要求，同時滿足人們對建筑外墻保溫材料的各種性能要求。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案為:一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，制備步驟為:
一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，制備步驟如下:
1)將活性凹凸棒土和硅烷偶聯(lián)劑溶于水中，水浴加熱，超聲分散，得粘性液體；
2)在步驟I)所制得的粘性液體中加入蓄熱保溫材料，高速攪拌分散，得蓄熱保溫材料分散液；
3)將步驟2)所得的分散液干燥、球磨和造粒，得混合顆粒；
4)將步驟3)制得的混合顆粒，發(fā)泡陶瓷坯料和發(fā)泡劑加入球磨機中球磨，然后進行高溫燒結，制得泡沫陶瓷保溫材料。.優(yōu)選地，在步驟I)中，所述的活性凹凸棒土、硅烷偶聯(lián)劑和水的質量比為1:(0.01~
0.1):(10~30)，所述的水浴加熱溫度為50~55°C，所述的超聲分散時間為10~60分鐘；
在步驟2)中，所述的蓄熱保溫材料為無機蓄熱保溫材料，該蓄熱保溫材料與活性凹凸棒土的質量比為2~8，所述的高速攪拌分散時間為10~60分鐘；在步驟4)中，所述的發(fā)泡陶瓷坯料與活性凹凸棒土的質量比為8~15，所述的發(fā)泡劑與發(fā)泡陶瓷坯料的質量比為1:50~100，所述的球磨時間為4~6小時，所述的高溫燒結條件為:先升溫至300°C~400°C，保溫I~2小時，繼續(xù)升溫至800~1000°C，保溫I~3小時。
[0007]進一步地，所述的無機蓄熱保溫材料為，以質量百分數計，包括綠層硅鈰鈦礦粉料40%~60%、二氧化鈦粉料5%~10%、硫酸鈉10%~30%、鋁粉10%~30%。
[0008]進一步地，所述的無機蓄熱保溫材料，其制備方法為:
1)按重量百分比稱取綠層硅鈰鈦礦粉料、二氧化鈦粉料、硫酸鈉和鋁粉，經混合、研磨，制得混合粉料；
2)將水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑滴加到去離子水中，用質量濃度為5%~15%的酸性溶液調節(jié)體系pH值為3~6，再將體系升溫至60°C~80°C，加入所制得的混合粉料，保溫攪拌I~3小時，真空抽濾、脫水，制得改性粉體，其中水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑與去離子水的質量比為0.005~0.02: 1，混合粉料與水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑的質量比為5~15: I。
[0009]其中，所述的高分子硅烷偶聯(lián)劑為聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚乙烯接枝馬來酸酐中的一種。
[0010]本發(fā)明所述的活性凹凸棒土、硅烷偶聯(lián)劑和水的質量比為1:(0.01~0.1):(10 ~30)。
[0011]本發(fā)明所述的發(fā)泡劑，按質量百分比表不，由白云石32%~52%、碳酸鈣25%~35%、硫酸鈣5%~10%、碳粉10%~18%和硅粉5%~10%組成，所述的發(fā)泡劑為顆粒狀，粒徑為 30 ~100 μ m。
[0012]進一步地，所述的發(fā)泡劑由下述方法制得:
(1)混料:對白云石、碳酸鈣、硫酸鈣進行配料，用振動球磨機混合0.5~3小時后得到粉料，;
(2)砂磨:將上述粉料放入砂磨機中，同時加入碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇，砂磨0.5~3小時得漿料；
(3)造粒:將上述砂磨后的漿料通過噴霧造粒機進行造粒。
[0013]其中，步驟2)中所述的碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇的質量比為:(1~
3.6):1:(5 ~15):(0.I ~0.6)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有的優(yōu)點在于:1)本發(fā)明通過在陶瓷配料中加入無機蓄熱保溫材料，高溫下材料基體與發(fā)泡劑相互共熔，發(fā)生化學反應，材料內部呈現(xiàn)密集的閉孔氣孔，最終獲得了多孔性、輕質的保溫材料結構；2)通過分階段進行升溫發(fā)泡過程，提高泡沫陶瓷材料的孔徑結構的均勻性；3)采用本發(fā)明的發(fā)泡劑可在比普通發(fā)泡劑低200~300°C的溫度下進行泡沫陶瓷的發(fā)泡生產，降低能耗；4)發(fā)泡劑中的白云石，可分解出大量氣體，選用的碳粉、硅粉作為調節(jié)劑，不但調節(jié)發(fā)泡劑的發(fā)泡性能，而且增強了泡沫陶瓷的耐溫性能。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發(fā)明做進一步地說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
[0016]實施例11)稱取活性凹凸棒土100克、硅烷偶聯(lián)劑I克溶于I千克水中，水浴加熱至50°C，超聲分散10分鐘，得粘性液體；
2)在步驟I)所制得的粘性液體中加入200克無機蓄熱保溫材料，高速攪拌分散10分鐘，得蓄熱保溫材料分散液；
3)將步驟2)所得的分散液干燥、球磨和造粒，得混合顆粒；
4)將步驟3)制得的混合顆粒，800克發(fā)泡陶瓷坯料和40克發(fā)泡劑加入球磨機中球磨4小時，然后進行高溫燒結，燒結爐先升溫至300°C，保溫I小時，繼續(xù)升溫至800°C，保溫I小時，制得泡沫陶瓷保溫材料。
[0017]實施例2
1)稱取活性凹凸棒土100克、硅烷偶聯(lián)劑10克溶于3千克水中，水浴加熱至55°C，超聲分散60分鐘，得粘性液體；
2)在步驟I)所制得的粘性液體中加入800克無機蓄熱保溫材料，高速攪拌分散60分鐘，得蓄熱保溫材料分散液；
3)將步驟2)所得的分散液干燥、球磨和造粒，得混合顆粒；
4)將步驟3)制得的混合顆粒，1500克發(fā)泡陶瓷坯料和30克發(fā)泡劑加入在球磨機中球磨6小時，然后進行高溫燒結，燒結爐先升溫至400°C，保溫2小時，繼續(xù)升溫至ΙΟΟΟ?，保溫3小時，制得泡沫陶瓷保溫材料。
[0018]在實施例1~2中，采用的無機蓄熱保溫材料、發(fā)泡陶瓷坯料和發(fā)泡劑均為市售產
品O
[0019]實施例3
本實施例的泡沫陶瓷保溫材料制備步驟同實施例1。但本實施例中的無機蓄熱保溫材料和發(fā)泡劑為自制。本實施例的無機蓄熱保溫材料，以質量百分數計，包括綠層硅鈰鈦礦粉料40%~60%、二氧化鈦粉料5%~10%、硫酸鈉10%~30%和鋁粉10%~30%。該無機蓄熱保溫材料制備方法為:
1)按重量百分比，稱取綠層硅鈰鈦礦粉料、二氧化鈦粉料、硫酸鈉和鋁粉，經混合、研磨，制得混合粉料；
2)將聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚乙烯接枝馬來酸酐滴加到去離子水中，用質量濃度為5%的酸性溶液調節(jié)體系pH值為3~6，再將體系升溫至60°C~80°C，加入所制得的混合粉料，保溫攪拌I~3小時，真空抽濾、脫水，制得改性粉體，其中水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑與去離子水的質量比為0.005~0.02: I，混合粉料與水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑的質量比為5~15: I。其中，酸性溶液為鹽酸、硫酸或硝酸溶液。
[0020]本實施例中的所述的發(fā)泡劑，按質量百分比表示，由白云石32%~52%、碳酸鈣25%~35%、硫酸鈣5%~10%、碳粉10%~18%和硅粉5%~10%組成，所述的發(fā)泡劑為顆粒狀，粒徑為30~100 μ m。所述的發(fā)泡劑由下述方法制得:
(1)混料:對白云石、碳酸鈣、硫酸鈣進行配料，用振動球磨機混合0.5~3小時后得到粉料，;
(2)砂磨:將上述粉料放入砂磨機中，同時加入碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇，砂磨0.5~3小時得漿料，其中碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇的質量比為:(I ~3.6):1:(5 ~15):(0.I ~0.6);(3)造粒:將上述砂磨后的漿料通過噴霧造粒機進行造粒。
[0021]實施例4
本實施例的泡沫陶瓷保溫材料制備步驟同實施例2。本實施例的無機蓄熱保溫材料和發(fā)泡劑制備步驟同實施例3。
[0022]實施例1~4的配料情況可用下表表示:
【權利要求】
1.一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于制備步驟如下: 將活性凹凸棒土和硅烷偶聯(lián)劑溶于水中，水浴加熱，超聲分散，得粘性液體； 在步驟I)所制得的粘性液體中加入蓄熱保溫材料，高速攪拌分散，得蓄熱保溫材料分散液； 將步驟2)所得的分散液干燥、球磨和造粒，得混合顆粒； 將步驟3)制得的混合顆粒，發(fā)泡陶瓷坯料和發(fā)泡劑加入球磨機中球磨，然后進行高溫燒結，制得泡沫陶瓷保溫材料。
2.根據權利要求1所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于: 步驟I)中，所述的活性凹凸棒土、硅烷偶聯(lián)劑和水的質量比為1: (0.01~0.1): (10~30)，所述的水浴加熱溫度為50~55°C，所述的超聲分散時間為10~60分鐘； 步驟2)中，所述的蓄熱保溫材料為無機蓄熱保溫材料，該蓄熱保溫材料與活性凹凸棒土的質量比為2~8，所述的高速攪拌分散時間為10~60分鐘； 步驟4)中，所述的發(fā)泡陶瓷坯料與活性凹凸棒土的質量比為8~15，所述的發(fā)泡劑與發(fā)泡陶瓷坯料的質量比為1:20~50，所述的球磨時間為4~6小時，所述的高溫燒結條件為:先升溫至300°C~400°C，保溫I~2小時，繼續(xù)升溫至800~1000°C，保溫I~3小時。
3.根據權利要求2所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述的無機蓄熱保溫材料，以質量百分數計，包括綠層硅鈰鈦礦粉料40%~60%、二氧化鈦粉料5%~10%、硫酸鈉10%~30%和鋁粉10%~30%O
4.根據權利要求3所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述的無機蓄熱保溫材料制備方法為: 按重量百分比，稱取綠層硅鈰鈦礦粉料、二氧化鈦粉料、硫酸鈉和鋁粉，經混合、研磨，制得混合粉料； 將水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑滴加到去離子水中，用質量濃度為5%~15%的酸性溶液調節(jié)體系pH值為3~6，再將體系升溫至60°C~80°C，加入所制得的混合粉料，保溫攪拌I~3小時，真空抽濾、脫水，制得改性粉體，其中水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑與去離子水的質量比為0.005~0.02: 1，混合粉料與水溶性高分子硅烷偶聯(lián)劑的質量比為5~15: I。
5.根據權利要求4所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述的高分子硅烷偶聯(lián)劑為聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚乙烯接枝馬來酸酐中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:步驟4)所述的發(fā)泡劑，按質量百分比表示，由白云石32%~52%、碳酸鈣25%~35%、硫酸鈣5%~10%、碳粉10%~18%和硅粉5%~10%組成，所述的發(fā)泡劑為顆粒狀，粒徑為30~100 μ m。
7.根據權利要求6所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述的發(fā)泡劑由下述方法制得: (1)混料:對白云石、碳酸鈣、硫酸鈣進行配料，用振動球磨機混合0.5~3小時后得到粉料，; (2)砂磨:將上述粉料放入砂磨機中，同時加入碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇，砂磨0.5~3小時得漿料； (3)造粒:將上述砂磨后的漿料通過噴霧造粒機進行造粒。
8.根據權利 要求7所述的一種保溫泡沫陶瓷材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述的碳粉、硅粉、去離子水和分散劑聚乙烯醇的質量比為:(I~3.6):1:(5~15):(0.1 ~0.6)。
【文檔編號】C04B38/02GK103896622SQ201410094470
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】張宇, 左士祥 申請人:張宇