專利名稱：一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷及其制造方法。
一般而言，無機類的發(fā)泡陶瓷比起碳氫氧為主成份的有機發(fā)泡陶瓷，由于有較佳的物理化學穩(wěn)定性，例如以高溫燃燒不釋放煙霧或毒性物質(zhì)，能耐酸、堿、有機溶劑等化學侵蝕，良好耐候性等優(yōu)點，加之其制造過程并不伴隨有害廢水，廢氣或不易處理的副產(chǎn)物，有利于生態(tài)環(huán)境的保護，故在民生建材及工業(yè)材料(低溫或高溫濾材、絕熱材、耐火材等)甚至于軍事、太空等應(yīng)用，皆有其難于取代的重要性。
中國臺灣有關(guān)無機發(fā)泡陶瓷的專利有6911890以火山灰、水泥加水硬化得到輕質(zhì)建材；76107199以無機纖維、有機纖維、耐火土、界面活性劑等得到涂布式隔熱材料；77101884以碳化硅及膠態(tài)硅土結(jié)合劑高溫燒結(jié)成互相貫通的空泡；77107793以瓷質(zhì)水泥、玻璃、膠泥、糊精溶液、白土磚等高溫燒結(jié)面成局部連接孔隙發(fā)泡體；78106198以氧化鋁、二氧化鈦、鋰輝石高溫燒結(jié)成微膨脹高比重(＞3.0)之耐火材料；80102112以粘土粉末，煤塵混合燒結(jié)成連續(xù)孔隙發(fā)泡體；80109036以氧化鋁、模來石、有機高分子高溫燒結(jié)成連續(xù)孔隙的過濾網(wǎng)體；81100283以氧化鋁、溶膠、微粒耐火物、有機粘合劑等低溫制成鑄模用材料；81109097礬土微球體與富鋁紅柱石的凍結(jié)-凝膠陶瓷溶液組成物為主制成冶金用陶瓷。
美國有關(guān)無機發(fā)泡陶瓷的專利有3958582以磷酸鋁、珍珠巖、陶瓷纖維用水調(diào)和成泥漿注入模中成形，高溫固化；3962081將聚氨酯海棉體浸泡于含氧化鋁、氧化鋯、高嶺土、膨潤土、膠狀硅酸鋁的陶瓷泥漿中，除去多余泥漿等處理并干燥后加以高溫燒結(jié)；4084980將能產(chǎn)生聚氨酯發(fā)泡作用的前驅(qū)體即含異氰酸多元醇類與陶瓷粉末混合硬化，高溫燒結(jié)得到孔隙互通的發(fā)泡體；4336068以珍珠巖、高嶺土、聚酯纖維、水玻璃等，通入二氧化碳以微波熱壓硬化；4780433及4740486以粘土混合廢棄物(稻草灰、木屑、草屑等)后成形燒結(jié)；4822541以粘土、硅石、蘇打灰、硝酸鈉、白云石、石灰石等在連續(xù)式窖爐內(nèi)經(jīng)過升溫、燒結(jié)、發(fā)泡、輾平、冷卻等步驟，強調(diào)降低空隙互通，而增加獨立氣孔的數(shù)目；4871495以硅酸鋁、鋁粉、耐火物、界面活性劑等低溫硬化，再加以燒結(jié)燒掉有機物；4900698以聚乙烯、無機油、鋁粉、氧化鋁、硬脂酸鋅等成形后，趕去無機油再高溫燒結(jié)；5082607將氧化鋁粉末與可進行乳化聚合的單體(如苯乙烯)混合在模中成形并聚合硬化，然后取出燒結(jié)，燒掉有機物；綜合分析以上專利，發(fā)泡陶瓷可用低溫(250℃以下)進行硬化成形即“冷結(jié)法”，或用高溫(700℃以上)來燒成，即“燒結(jié)法”，一般而言，兩者的最大不同點為前者可在發(fā)泡后再長時間硬化成形，而后者是發(fā)泡與燒結(jié)成形幾乎同時進行，雖然前者有小分子殘存末硬化的可能，但遠比后者有較大的彈性同時調(diào)整發(fā)泡體的孔隙(互通性或獨立性)與形狀規(guī)格，故而在工業(yè)應(yīng)用上趨向于冷結(jié)法制造孔隙獨立的發(fā)泡體，而以燒結(jié)法制造孔隙互通如應(yīng)用于低溫過濾的場合。
本發(fā)明目的系提供一種輕發(fā)泡陶瓷及其制造方法，以燒結(jié)法制造出兼具質(zhì)純、穩(wěn)定性高及具獨立孔隙的發(fā)泡陶瓷。
本發(fā)明的輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷及其制造方法，其中陶瓷的組分及配比分別為組分含量(重量百分比％)1、過熱可膨脹、以酸性二氧化硅為主成份的火山巖15-30
2、含堿土金屬類氧化物、碳酸鹽等組成的化合物3-103、含堿金屬類的無機結(jié)合劑 45-704、含硅酸鹽類的發(fā)泡促進劑 4-15將按上述配比的諸組分按以下制造方法系將各組份混合，加以適量的水，然后經(jīng)煅燒膨脹、混料、研磨、烘干、粉碎成形、燒結(jié)等步驟即可。
其中，本發(fā)明的組份1-4分別可以為組份1玻璃質(zhì)火山巖的珍珠巖類，其典型重量組成為SiO2(70-75％)、Al2O3(12-15％)、結(jié)合水(0.5-6％)、Na2O(2-5％)、K2O(2-6％)、低揮發(fā)物(0.5-5％)及少量Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、珍珠巖類在800-1200℃之下可膨脹至原體積的4-20倍，依水含量可分為黑曜石(小于2％)，珍珠巖(2-6％)及松脂巖(5％以上)三種。
組份2較適當者為CaO、MgO、MgCO3、CaCO3、CaO、SiO2，基本上具有耐溫功能，抑制發(fā)泡體對于急劇溫度變化的影響。
組份3較適當者為XSiO2·R2O，其中X為2.0-3.0，R為Na或K，基本上提供成形結(jié)合之功能。
組份4；較適當者為滑石(H2MS3Si4O12)、云母(KAlSiO4)、硅膠(H2SiO4、沸石(Na2O·Al2O3·2SiO2·XH2O)，基本上具有催化發(fā)泡之功能。
本發(fā)明之輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷及其制造方法，其中方法中發(fā)泡、燒結(jié)、成形的詳細反應(yīng)機理尚待求證，基本上應(yīng)牽涉到酸堿的高溫反應(yīng)；但可確認之事，除材料組成制造的新穎性，尚包括以下特色1、所用原材料為穩(wěn)定性極高的無機物，不含有機物。
2、制造過程不伴隨有害生態(tài)的副產(chǎn)物發(fā)生。
3、由于經(jīng)過高溫瓷化燒結(jié)(大于750℃以上)，故有防火(800℃以上)功能。
4、充滿獨立孔隙的氣泡，故比重為0.1-0.9，較水還輕，隔音性佳。
本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷除了適用于高樓建筑材料，由于其可永久浮于水面上且材質(zhì)穩(wěn)固，可充當水面航行器及航空器的緊急球生浮標，甚至在國防用途上，可作為海上直升飛機臨時起降機場，以及工兵部隊搭架臨時渡橋等。
實施例1將煅燒過的膨脹珍珠粉末43克，碳酸鎂20克，液體硅酸鈉150克，滑石10克及水50克放入500毫升容器中加以均勻研磨，直到此100mes更細的程度，再置于200℃烘箱中烤至干硬為止，取出來再加以研磨成細微粉末狀，然后倒入耐火砂鍋模中，在小型瓦斯試驗窖中燒結(jié)，當窖內(nèi)溫度到達750℃時維持1小時，最后徐徐冷卻，得到白色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重0.12)。
實施例2實施方法如同實施例1，但窖內(nèi)燒結(jié)溫度升到860℃維持1小時，得到白色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重0.25)。
實施例3將煅燒過的膨脹珍珠巖粉末60克、氧化鎂10克、液體硅酸鈉160克、滑石80克及水120克，放入500ml容器中施以與實施例1中相同的方法，但窖內(nèi)燒結(jié)溫度升到900℃，維持1小時，得到白色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重0.37)。
實施例4將煅燒過的膨脹珍珠巖粉末68克、氧化鎂15克，碳酸鈣5克，液體硅酸鈉100克，液體硅酸鉀50克，滑石40克，云母10克及水110克，放入500ml容器中施以與實施例1相同的方法，但窖內(nèi)溫度升到980℃維持1小時，得到白色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重0.56)。
實施例5將煅燒過的膨脹珍珠巖粉末178克，氧化鈣12克，氧化鈣12克，液體硅酸鈉130克，滑石36克及水105克，放入500ml容器中施以與實施例1相同的方法，但窖內(nèi)溫度升到1000℃維持1小時，得到白色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重0.93)。
實施例6若以黑曜石取代珍珠巖，施以與實施例1-4相同的方法，則得到灰紫色輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷(比重約低為0.04-0.12)，但硬度略低。
實施例7穩(wěn)定性實驗-將實施例1-6制成的發(fā)泡陶瓷切割成3公分×3公分×1公分的樣本進行以下試驗1、耐水性將樣本負載0.4公斤玻片浸漬水中兩天，觀查外觀的改變。
2、耐酸性將樣本負載0.4公斤玻片浸漬于1N鹽酸中兩天，觀查處觀的改變。
3、耐熱性將樣本置于500℃窖爐中24小時，觀查有否變形。結(jié)果發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷可通過上列試驗；另外，為測試吸水性，將樣本置于盛水容器之液面90天，結(jié)果均末有沉沉水中的現(xiàn)象發(fā)生，說明本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷具有瓷化材質(zhì)及孔隙獨立的氣泡。
附

圖1-圖4為本發(fā)明的輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷代表性樣本照片。
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷，包括下列四種無機組合物組份名稱 含量(重量百分比)(1)過熱可膨脹、以酸性二氧硅為主成份的火山巖 15-30％(2)含堿土金屬類氧化物、碳酸鹽等組成的化合物 3-10％(3)含堿金屬類的無機結(jié)合劑45-15％(4)含硅酸鹽類的發(fā)泡促進劑4-15％。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷，其中所述的各組份(1)-(4)可分別選自(1)珍珠巖類的黑曜石、珍珠巖、松脂巖中任意一種或兩種以上混用；(2)CaO、MgO、MgCO3、CaCO3、CaO·SiO2中任意一種或兩種以上混作；(3)硅酸鈉或硅酸鉀中任意一種或兩種混用；(4)滑石、云母、硅膠、沸石中任意一種或兩種以上混用。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷的制造方法，其過程為調(diào)入適量的水、將原料煅燒膨脹，混料、研磨、烘干粉碎、成形、燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷及其制造方法，該陶瓷包含以下四種無機化合物遇熱可膨脹、以酸性二氧化硅為主成分的火山巖，含堿土金屬類氧化物、碳酸鹽等組成的化合物，含堿金屬類的無機結(jié)合劑，含硅酸鹽類的發(fā)泡促進劑，另外調(diào)入適量的水，經(jīng)過將原料膨脹、混料、研磨、烘干、粉碎、成型、燒結(jié)等過程，可得到的無機發(fā)泡體除了具有瓷化陶瓷質(zhì)純、強度高、耐化性、防火等特征外，由于其材質(zhì)內(nèi)部充滿獨立孔隙的氣泡，故質(zhì)輕、隔音、吸水性低。
文檔編號C04B38/02GK1147489SQ9511649
公開日1997年4月16日 申請日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月10日
發(fā)明者曾朝明 申請人:曾朝明