專利名稱：一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料及其制造方法
一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及節(jié)能陶瓷材料及其制造技術領域，具體而言，涉及一種太陽熱反射 隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料及其制造方法。
背景技術：
目前，全世界能耗的增長速度遠遠超過人口的增長速度，能源危機、CO2排 放、全球氣候變暖等問題無不與能耗有關，因此，世界各國對節(jié)能減排的要求日益提高。在所有能耗中，建筑能耗占社會總能耗的比例很高。目前在西方發(fā)達國家，建 筑能耗一般要占到社會總能耗的30% 45%，在我國也要占到20% 25%。因此，建 筑節(jié)能是當前節(jié)能減排的一個重要領域。減少建筑物耗能的重要措施之一是提高建筑物
“保溫”與“隔熱”的效果，“保溫”通常是指建筑物的圍護結構具有在冬季阻止室內(nèi) 熱量向室外傳遞，從而使室內(nèi)保持適當溫度的能力；“隔熱”通常是指建筑物的圍護結 構在夏季隔離太陽輻射熱和室外高溫的影響，使其表面保持適當溫度的能力。在陽光的 光譜組成中，紫外線(波長IOOnm 400nm)占5%、紅外線(波長700nm 2400nm) 占51%、可見光(波長380nm 770nm)占44%。由此可以看出，可見光區(qū)和近紅外區(qū) (即波長為400nm 2500nm)集中了 90%以上的太陽輻射能量，對于建筑物及工業(yè)儲罐 (如石油化工儲罐)而言，如果其圍護結構具有反射太陽輻射能量的功能，就能使建筑物 和工業(yè)儲罐大大降溫，也就意味著減少或節(jié)省了噴淋裝置、空調(diào)、冷氣機和電風扇等降 溫制冷設備所耗的能量，減少了 CO2等溫室氣體的排放。因此，如果建筑材料具有較高 的太陽熱反射率，具有對輻射能較有效的阻斷能力(即較低的導熱系數(shù))，就可最大限度 的起到“保溫”與“隔熱”的作用，從而達到節(jié)能、環(huán)保的目的。目前采用的有保溫隔熱作用的建筑材料有彩色薄鋼板與聚苯酯泡沫夾心制成的 屋面板以及彩色薄鋼板與聚氨酯泡沫夾心制成的屋面板，由于其傳熱系數(shù)較小，因而其 保溫性能較好，但是，由于其圍護結構的熱穩(wěn)定性較差，易受太陽輻射和室外溫度波動 的影響，其內(nèi)表面的溫度容易升高，因此，其隔熱效果還不是很理想。近年來，國內(nèi)外報道了一些隔熱降溫涂料的研究成果，如中國專利CN1204672 公開了一種反射太陽熱涂料，該涂料以改性的丙烯酸醇類樹脂為主要成膜物，與顏料、 溶劑及助劑組合制成隔熱涂料，其中的溶劑為重芳烴、溶劑油、二甲苯及乙醇的一種或 一種以上。中國專利CN1405248公開了一種丙烯酸樹脂太陽熱反射涂料，其采用丙烯酸樹 脂為成膜物，與輔料分散劑、太陽熱反射復合顏料、溶劑和增塑劑組合制成涂料。該反 射涂料對太陽熱具有較高的反射率，因而具有降溫功能，但是，由于該反射涂料屬于高 分子類樹脂薄膜，容易老化，其耐候性較差。中國專利CN101293789A公開了一種具有高太陽反射隔熱材料的制備方法，其 特征是，以陶瓷為基體，涂刷金屬漆為熱反射涂層，其制備方法屬于二次涂層法，但由于該方法需要對陶瓷基體進行清洗，過程繁瑣，結合強度易受影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，利用 煤矸石、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，添加一定量的其它廉價礦物制備閉孔陶瓷基體，并在制 備過程中原位復合無機材料組成太陽熱反射層，經(jīng)一次成型燒制后，得到一種發(fā)泡陶瓷 材料；該發(fā)泡陶瓷材料具有較小的傳熱系數(shù)，較高的太陽熱反射率，同時具備優(yōu)良的防 腐蝕、耐高溫性能，以及優(yōu)異的力學、耐候和隔音性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料，包含發(fā)泡陶瓷基體和太陽熱反射層， 其特征在于，發(fā)泡陶瓷基體的材料組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%、粉煤灰 1 50wt%、長石 20 60wt%、粘土 10 30wt%、鐵礦石 5 15wt% ；太陽熱反射層的材料組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%、長石10 60wt%>粘土 10 30wt%、鈦鐵礦石0 15wt%、低溫瓷石1 40wt%、硅酸鋯5 15wt%>無機合成色料0.5 5wt%。所述發(fā)泡陶瓷基體的材料根據(jù)燒成溫度需要，組成中含有低溫瓷石1 40wt%。所述太陽熱反射層的材料根據(jù)燒成溫度需要，組成中含有硅石1 30wt%。一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特征在于，其制造步驟 為(1)制備發(fā)泡陶瓷基體造粒料①配制發(fā)泡陶瓷基體材料，以煤矸石、粉煤灰、長石、粘土、赤鐵礦石、低溫 瓷石為原料配制發(fā)泡陶瓷基體材料；②將步驟①配制的發(fā)泡陶瓷基體材料用濕法球磨至料漿，用100目篩網(wǎng)過濾， 過濾后的料漿經(jīng)噴霧干燥，得到發(fā)泡陶瓷基體造粒料；(2)制備太陽熱反射層造粒料①配制太陽熱反射層材料，以煤矸石、長石、硅石、粘土、鈦鐵礦石、低溫瓷 石、硅酸鋯、無機合成色料為原料配制太陽熱反射層材料；②將步驟(2)①配制的太陽熱反射層材料用濕法球磨至料漿，用100目篩網(wǎng)過 濾，過濾后的料漿經(jīng)噴霧干燥，得到太陽熱反射層造粒料；(3)壓制成型將步驟(1)制備的發(fā)泡陶瓷基體造粒料通過壓力成型機布料系統(tǒng)布成底料，將 步驟(2)制備的太陽熱反射層造粒料通過二次布料系統(tǒng)布成面料，然后將底料和面料壓 制成成型的坯體；(4)將步驟(3)壓制成型的坯體送烘干窯干燥；(5)將干燥后的坯體在輥道窯或隧道窯中燒結，燒結溫度為1100 1300°C、燒 結時間為1 25小時，獲得發(fā)泡陶瓷材料。步驟(1)①所述的配制發(fā)泡陶瓷基體材料，其組成的質量百分比為煤矸石 1 60wt%、粉煤灰1 50wt%、長石20 60wt%、粘土 10 30wt%、赤鐵礦石5 15wt%。步驟(2)①所述的配制太陽熱反射層材料，其組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%>長石10 60wt%、粘土 10 30wt%、鈦鐵礦石0.5 15wt%、低溫瓷石1 40wt%、硅酸鋯5 15wt%、無機合成色料0.5 5wt%。所述的配制發(fā)泡陶瓷基體材料根據(jù)燒成溫度調(diào)整的需要，含有低溫瓷石1 40wt%。所述的配制太陽熱反射層材料根據(jù)燒成溫度調(diào)整的需要，含有硅石1 30wt%。所述的步驟(3)能根據(jù)不同的應用和設計要求調(diào)整壓制規(guī)格、形狀、尺寸和厚 度，得到不同的壓制成型的坯體。本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷材料的積極效果是實現(xiàn)了材料的太陽熱反射隔熱與保溫、 降噪等特性功能的組裝，達到節(jié)能、改善熱聲環(huán)境等多重目的，為一種較為理想的隔熱 保溫一體化材料。本發(fā)明的制造方法與現(xiàn)有隔熱保溫材料的制備方法相比具有以下優(yōu)點(1)制備方法更合理、更科學現(xiàn)有制備方法要實現(xiàn)材料的太陽熱反射功能，主要是以后期高分子涂層材料為 手段，但是，其材料的涂層容易老化，且不耐高溫；本發(fā)明則是采用太陽熱反射功能、 多孔材料結構功能及多孔材料傳熱、降噪特性相耦合的方法，實現(xiàn)太陽熱高反射的功能 組裝，綜合提高材料性能，達到節(jié)能、改善熱聲環(huán)境等多重目的。(2)工藝簡單，材料易得，成本更低本發(fā)明大量采用工業(yè)廢棄物為原料，使材料價廉易得，變廢為寶，既能節(jié)約資 源，又能保護環(huán)境，且制造過程簡便，無需復雜設備，使生產(chǎn)成本更低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。(3)制造步驟容易調(diào)整通過控制壓制成型步驟、燒結溫度和燒結時間，可以調(diào)整壓制規(guī)格、形狀、尺 寸和厚度，控制產(chǎn)品孔徑的大小、密度、反射率等指標，從而得到不同的發(fā)泡陶瓷材料 產(chǎn)品，，適合不同用途的需要。

附圖1為本發(fā)明一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法的流程圖；附圖2為本發(fā)明實施例1中發(fā)泡陶瓷材料的可見光_近紅外反射圖譜；附圖3為本發(fā)明實施例2中發(fā)泡陶瓷材料的可見光_近紅外反射圖譜；附圖4為本發(fā)明實施例3中發(fā)泡陶瓷材料的可見光-近紅外反射圖譜。
具體實施方式以下介紹本發(fā)明的具體實施方式
，提供三個實施例，但應當指出，這些實施例的提供只是為了有利于對本發(fā)明的理解，而不是限制本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明不限于 以下的實施例。實施例1
按質量百分比配制發(fā)泡陶瓷基體材料煤矸石40wt%、長石40wt%、粘土 10wt%,赤鐵礦石10wt%，將原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕磨，然后將料漿噴 霧干燥得到發(fā)泡陶瓷基體造粒料，儲存?zhèn)溆谩０促|量百分比配制太陽熱反射層材料煤矸石17wt%、長石30wt%、粘土 20wt%>鈦鐵礦石10wt%、低溫瓷石5wt%、硅酸鋯15wt%、無機合成色料(硅酸鋯基合 成黃色顏料，為華昌公司產(chǎn)品SR25301)3wt%，原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕 磨，然后將料漿噴霧干燥得到太陽熱反射層造粒料，儲存?zhèn)溆?。將上述發(fā)泡陶瓷基體的造粒料通過壓力成型機布料系統(tǒng)布成底料6mm，將太陽 熱反射層造粒料通過二次布料系統(tǒng)布成1 2mm面料，然后將底料與面料壓制成型。將上述成型坯體送入烘干窯干燥，干燥后在輥道窯中燒結，燒結溫度1220°C， 燒結時間3小時，得到的發(fā)泡陶瓷材料密度為0.52g/cm3，抗壓強度為8.5MPa，導熱系數(shù) 為0.098W/(m.K)，其可見-紅外反射曲線如附圖2所示。實施例2 按質量百分比配制發(fā)泡陶瓷基體材料煤矸石20%，長石40wt%，低溫瓷石 20wt%,粘土 15wt%，赤鐵礦石5wt%，將原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕磨， 然后將料漿噴霧干燥得到發(fā)泡陶瓷基體造粒料，儲存?zhèn)溆?。按質量百分比配制太陽熱反射層材料長石35wt%、粘土 25wt%、鈦鐵礦石 10wt%,低溫瓷石15wt%、硅酸鋯15wt%、無機合成色料(硅酸鋯基合成藍色顏料，華 昌公司產(chǎn)品SR22508)2wt%，原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕磨，然后將料漿噴 霧干燥得到太陽熱反射層造粒料，儲存?zhèn)溆?。將上述發(fā)泡陶瓷基體的造粒料通過壓力成型機布料系統(tǒng)布成底料10mm，將太陽 熱反射層造粒料通過二次布料系統(tǒng)布成1 2_面料，然后將底料與面料壓制成型。將上述成型坯體送入烘干窯干燥，干燥后在輥道窯中燒結，燒結溫度1200°C， 燒結時間2小時，得到的發(fā)泡陶瓷材料密度為0.71g/cm3，抗壓強度為9.5MPa，導熱系數(shù) 為0.110W/(m.K)，其可見-紅外反射曲線如附圖3所示。實施例3按質量百分比配制發(fā)泡陶瓷基體材料煤矸石20% wt%,粉煤灰25% wt%、 長石30wt%、粘土 20wt%、赤鐵礦石3wt%，將原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕 磨，然后將料漿噴霧干燥得到發(fā)泡陶瓷基體造粒料，儲存?zhèn)溆?。按質量百分比配制太陽熱反射層材料長石27wt%，粘土 25wt%，鈦鐵礦石 10wt%,煤矸石15wt%，低溫瓷石15wt%，硅酸鋯8wt%，無機合成色料(硅酸鋯基合成 紅色料，華昌公司產(chǎn)品SR23560)lwt%，原礦料破碎后加入球磨機，加水混合濕磨，然 后將料漿噴霧干燥得到太陽熱反射層造粒料，儲存?zhèn)溆?。將上述發(fā)泡陶瓷基體的造粒料通過壓力成型機布料系統(tǒng)布成底料20mm，將太陽 熱反射層造粒料通過二次布料系統(tǒng)布成1 2_面料，然后將底料與面料壓制成型。將上述成型坯體送入烘干窯干燥，干燥后在輥道窯中燒結，燒結溫度1250°C， 燒結時間7小時，得到的發(fā)泡陶瓷材料密度為0.92g/cm3，抗壓強度為10.5MPa，導熱系 數(shù)為0.118W/(m.K)，其可見_紅外反射曲線如附圖4所示。
權利要求
1.一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料，包含發(fā)泡陶瓷基體和太陽熱反射層，其 特征在于，發(fā)泡陶瓷基體的材料組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%、粉煤灰1 50wt%> 長石 20 60wt%、粘土 10 30wt%、鐵礦石 5 15wt% ；太陽熱反射層的材料組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%、長石10 60wt%、 粘土 10 30wt%、鈦鐵礦石0.5 15wt%、低溫瓷石1 40wt%、硅酸鋯5 15wt%、 無機合成色料0.5 5wt%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料，其特征在于，所述 發(fā)泡陶瓷基體的材料根據(jù)燒成溫度調(diào)整的需要，組成中含有低溫瓷石1 40wt%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料，其特征在于，所述 太陽熱反射層的材料根據(jù)燒成溫度調(diào)整的需要，組成中含有硅石1 30wt%。
4.一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特征在于，其制造步驟為(1)制備發(fā)泡陶瓷基體造粒料①配制發(fā)泡陶瓷基體材料，以煤矸石、粉煤灰、長石、粘土、赤鐵礦石為原料配制 發(fā)泡陶瓷基體材料；②將步驟①配制的發(fā)泡陶瓷基體材料用濕法球磨至料漿，用100目篩網(wǎng)過濾，過濾 后的料漿經(jīng)噴霧干燥，得到發(fā)泡陶瓷基體造粒料；(2)制備太陽熱反射層造粒料①配制太陽熱反射層材料，以煤矸石、長石、粘土、鈦鐵礦石、低溫瓷石、硅酸 鋯、無機合成色料為原料配制太陽熱反射層材料；②將步驟(2)①配制的太陽熱反射層材料用濕法球磨至料漿，用100目篩網(wǎng)過濾，過 濾后的料漿經(jīng)噴霧干燥，得到太陽熱反射層造粒料；(3)壓制成型將步驟(1)制備的發(fā)泡陶瓷基體造粒料通過壓力成型機布料系統(tǒng)布成底料，將步驟 (2)制備的太陽熱反射層造粒料通過二次布料系統(tǒng)布成面料，然后將底料和面料壓制成成 型的坯體；(4)將步驟(3)壓制成型的坯體送烘干窯干燥；(5)將干燥后的坯體在輥道窯或隧道窯中燒結，燒結溫度為1100 1300°C、燒結時 間為1 25小時，獲得發(fā)泡陶瓷材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特 征在于，步驟(1)①所述的配制發(fā)泡陶瓷基體材料，其組成的質量百分比為煤矸石 1 60wt%、粉煤灰1 50wt%、長石20 60wt%、粘土 10 30wt%、赤鐵礦石5 15wt%。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特征 在于，步驟(2)①所述的配制太陽熱反射層材料，其組成的質量百分比為煤矸石1 60wt%>長石10 60wt%、粘土 10 30wt%、鈦鐵礦石0 15wt%、低溫瓷石1 40wt%、硅酸鋯5 15wt%、無機合成色料0.5 5wt%。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特征 在于，所述的配制發(fā)泡陶瓷基體材料中根據(jù)燒成溫度需要含有低溫瓷石1 40wt%。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特征 在于，所述的配制太陽熱反射層材料中根據(jù)燒成溫度需要含有硅石1 30wt%。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料的制造方法，其特 征在于，所述的步驟(3)能根據(jù)不同的應用和設計要求調(diào)整壓制規(guī)格、形狀、尺寸和厚 度，得到不同的壓制成型的坯體。
全文摘要
本發(fā)明一種太陽熱反射隔熱保溫發(fā)泡陶瓷材料及其制造方法，屬于節(jié)能陶瓷材料制備領域，其利用煤矸石、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，添加一定量的其它廉價礦物制備閉孔陶瓷基體，并在制備過程中原位復合無機材料組成的太陽熱反射層，經(jīng)一次燒結后，得到一種隔熱、保溫、降噪等性能都較為理想的隔熱保溫一體化材料；本發(fā)明的優(yōu)點是耦合了太陽熱反射功能、多孔材料結構功能及多孔材料傳熱、降噪的特性，使制造的發(fā)泡陶瓷材料具有較小的傳熱系數(shù)，較高的太陽熱反射率、優(yōu)良的防腐蝕、耐高溫性能以及優(yōu)異的力學、耐候和隔音性能；且制造方法工藝簡單，工序容易調(diào)整，材料易得，便于應用推廣。
文檔編號C04B33/135GK102010180SQ20091019536
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權日2009年9月8日
發(fā)明者劉坐鎮(zhèn), 黃建國 申請人:華東理工大學, 華東理工大學華昌聚合物有限公司