本發(fā)明屬于新型無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種建筑用多孔保溫陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
建筑節(jié)能是當(dāng)前我國節(jié)能領(lǐng)域里的重要議題，為了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，對建筑材料的隔熱保溫性能要求愈來愈高。目前，我國的建筑節(jié)能使用較多的是有機(jī)保溫材料，其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、可加工性好、保溫隔熱效果好，但缺點(diǎn)是不耐老化、穩(wěn)定性差、易燃燒、安全性和生態(tài)環(huán)保性差；無機(jī)保溫材料因可以彌補(bǔ)上述缺陷而成為新型保溫材料的研究熱點(diǎn)。因此，開發(fā)既有墻地磚裝飾優(yōu)點(diǎn)，又有保溫材料性能的新型墻體材料，對于建筑物節(jié)能具有重要意義。
多孔陶瓷作為一種新型無機(jī)非金屬材料，因其密度低、耐高溫及耐腐蝕能力強(qiáng)、比表面積高、強(qiáng)度適中、熱導(dǎo)率低等特性，受到的關(guān)注與日俱增，已成為陶瓷材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用于隔熱保溫、過濾吸附、吸聲隔音、生物醫(yī)學(xué)材料及環(huán)保建材等領(lǐng)域，其輕質(zhì)和隔熱性能使其在建筑節(jié)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。輕質(zhì)外墻磚與泡沫陶瓷是兩種重要的建筑節(jié)能用多孔陶瓷材料，輕質(zhì)外墻磚被用于薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的表面裝飾，具有成本低和施工簡便的特點(diǎn)；泡沫陶瓷作為無機(jī)類保溫材料，具有優(yōu)良的防火及隔熱性能。
目前，多孔陶瓷的制備方法主要有：發(fā)泡法、溶膠凝膠法、添加造孔劑法、有機(jī)前驅(qū)體浸漬法、凝膠注模法、自蔓延高溫合成法、泡沫前驅(qū)體反應(yīng)法、有機(jī)泡沫堆積法、顆粒堆積法、微波加熱法、分相濾出法、固-氣共晶法、木材熱解構(gòu)架法等；CN104829264A公開了一種資源節(jié)約型多孔陶瓷的制備方法，將煤礦石、造孔劑、燒成改良劑破碎混合，濕法球磨，然后將玄武巖纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌，成型干燥，采用無壓坯燒結(jié)工藝，在可控溫場的隧道窯內(nèi)燒制，生成含均勻封閉微孔的輕質(zhì)玄武巖纖維增強(qiáng)陶瓷制品；CN102050636A一種玄武巖纖維增強(qiáng)多孔陶瓷制品及利用煤礦石制備該制品的方法，通過球磨、過篩、混和、成型、干燥、燒成、冷卻和純化等一系列處理手段制備出性價(jià)比優(yōu)良的多孔陶瓷；此外，還有大量國內(nèi)外文獻(xiàn)對多孔陶瓷材料及其改性進(jìn)行相關(guān)研究和報(bào)道。但是，目前多孔陶瓷材料普遍具有韌性低、脆性大、易開裂的缺點(diǎn)，限制了此類材料的應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種建筑用多孔保溫陶瓷材料及其制備方法，采用發(fā)泡工藝與注凝成型相結(jié)合的方法制備了內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，保溫性能和抗熱震性能良好的多孔保溫陶瓷，克服現(xiàn)有技術(shù)中多孔陶瓷材料在使用過程中易出現(xiàn)粉化和開裂現(xiàn)象，以及強(qiáng)度不夠等缺陷。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料，由包含如下質(zhì)量百分含量的組分組成：固相粉料65-98.8wt％，增強(qiáng)纖維1-15wt％，發(fā)泡體系0.1-10wt％，交聯(lián)體系0.1-10wt％。
所述的固相粉料含陶瓷粉體和燒結(jié)助劑，所述的陶瓷粉體為高嶺土、鋁礬土和硅微粉的混合物，所述的燒結(jié)助劑為氧化釔或氧化鋯，其中，高嶺土：鋁礬土：硅微粉：燒結(jié)助劑質(zhì)量比為1:3:1:(0.2-0.5)。
所述的增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或兩種個(gè)以上組合，長度為2-10mm。
所述的發(fā)泡體系由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和去離子水組成，所述的發(fā)泡劑為棕櫚酸甘油酯，所述的穩(wěn)泡劑為聚乙烯醇和硬脂酸甘油酯的混合物，其中，發(fā)泡劑：穩(wěn)泡劑：去離子水質(zhì)量比為1：(0.5-2):15。
所述的交聯(lián)體系為水基凝膠體系，由交聯(lián)劑、分散劑和溶劑組成，所述的交聯(lián)劑為戊二醛或丙烯酸酯，所述的分散劑為聚丙烯酸銨、聚氧乙烯醚、聚羧酸氨中的一種，所述的溶劑為乙醇或乙二醇，其中，交聯(lián)劑：分散劑和溶劑質(zhì)量比為1：(0.2-1)：10。
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將稱量好的固相粉料破碎混合，濕法球磨18-24h，然后將增強(qiáng)纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌10-30min；然后加入發(fā)泡體系在溫度為110-150℃下發(fā)泡0.5-1.5h；然后加入交聯(lián)體系反應(yīng)0.5-2h形成高固相低粘度漿料，固含量為55-70wt％；
(2)將步驟(1)中的漿料澆筑于模具中，在溫度為110-150℃加熱0.5-1h，凝固成型為三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的素坯體，冷卻后脫模；
(3)將步驟(2)中的素坯體放置于燒結(jié)爐中，在高純氮?dú)鈿夥罩?，先快速升溫?000-1200℃保溫1-3h，再緩慢升溫至1300-1500℃，進(jìn)行燒結(jié)1-12h，燒結(jié)完畢降溫至600-1000℃保溫1-5h，最后隨爐冷卻得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔保溫陶瓷材料。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明制備的建筑用多孔保溫陶瓷材料孔徑大小均一，分布均勻，密度為0.55-0.60g/cm3，氣孔率為65-75％，常溫下抗熱震性能為32-37次，導(dǎo)熱系數(shù)為0.044-0.0554W/(m2·K)，抗彎強(qiáng)度為12.5-18.2MPa，抗壓強(qiáng)度為15.2-19.5Mpa，保溫性能和抗熱震性能良好，達(dá)到了建筑用保溫材料的性能指標(biāo)，在建筑節(jié)能方面具有廣闊的應(yīng)用市場；采用發(fā)泡工藝與注凝成型相結(jié)合成型工藝簡單，大大降低了生產(chǎn)成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料，由包含如下質(zhì)量百分含量的組分組成：固相粉料65wt％，增強(qiáng)纖維15wt％，發(fā)泡體系10wt％，交聯(lián)體系10wt％。
固相粉料含陶瓷粉體和燒結(jié)助劑，陶瓷粉體為高嶺土、鋁礬土和硅微粉的混合物，燒結(jié)助劑為氧化釔，其中，高嶺土：鋁礬土：硅微粉：燒結(jié)助劑質(zhì)量比為1:3:1:0.2；增強(qiáng)纖維為玻璃纖維，長度為2-10mm；發(fā)泡體系由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和去離子水組成，發(fā)泡劑為棕櫚酸甘油酯，穩(wěn)泡劑為聚乙烯醇和硬脂酸甘油酯的混合物，其中，發(fā)泡劑：穩(wěn)泡劑：去離子水質(zhì)量比為1：0.5:15；交聯(lián)體系為水基凝膠體系，由交聯(lián)劑、分散劑和溶劑組成，交聯(lián)劑為戊二醛，分散劑為聚丙烯酸銨，溶劑為乙醇，其中，交聯(lián)劑：分散劑和溶劑質(zhì)量比為1：0.2：10。
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將稱量好的固相粉料破碎混合，濕法球磨18h，然后將增強(qiáng)纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌10min；然后加入發(fā)泡體系在溫度為110℃下發(fā)泡0.5h；然后加入交聯(lián)體系反應(yīng)0.5h形成高固相低粘度漿料，固含量為55wt％；(2)將步驟(1)中的漿料澆筑于模具中，在溫度為110℃加熱0.5h，凝固成型為三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的素坯體，冷卻后脫模；(3)將步驟(2)中的素坯體放置于燒結(jié)爐中，在高純氮?dú)鈿夥罩校瓤焖偕郎刂?000℃保溫1h，再緩慢升溫至1300℃，進(jìn)行燒結(jié)1h，燒結(jié)完畢降溫至600℃保溫1h，最后隨爐冷卻得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔保溫陶瓷材料。
實(shí)施例2
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料，由包含如下質(zhì)量百分含量的組分組成：固相粉料98.8wt％，增強(qiáng)纖維1wt％，發(fā)泡體系0.1wt％，交聯(lián)體系0.1wt％。
固相粉料含陶瓷粉體和燒結(jié)助劑，陶瓷粉體為高嶺土、鋁礬土和硅微粉的混合物，燒結(jié)助劑為氧化鋯，其中，高嶺土：鋁礬土：硅微粉：燒結(jié)助劑質(zhì)量比為1:3:1:0.5；增強(qiáng)纖維為芳綸纖維，長度為2-10mm；發(fā)泡體系由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和去離子水組成，發(fā)泡劑為棕櫚酸甘油酯，穩(wěn)泡劑為聚乙烯醇和硬脂酸甘油酯的混合物，其中，發(fā)泡劑：穩(wěn)泡劑：去離子水質(zhì)量比為1：2:15；交聯(lián)體系為水基凝膠體系，由交聯(lián)劑、分散劑和溶劑組成，交聯(lián)劑為丙烯酸酯，分散劑為聚氧乙烯醚，溶劑為乙二醇，其中，交聯(lián)劑：分散劑和溶劑質(zhì)量比為1：1：10。
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將稱量好的固相粉料破碎混合，濕法球磨24h，然后將增強(qiáng)纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌30min；然后加入發(fā)泡體系在溫度為150℃下發(fā)泡1.5h；然后加入交聯(lián)體系反應(yīng)2h形成高固相低粘度漿料，固含量為70wt％；(2)將步驟(1)中的漿料澆筑于模具中，在溫度為150℃加熱1h，凝固成型為三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的素坯體，冷卻后脫模；(3)將步驟(2)中的素坯體放置于燒結(jié)爐中，在高純氮?dú)鈿夥罩校瓤焖偕郎刂?200℃保溫3h，再緩慢升溫至1500℃，進(jìn)行燒結(jié)12h，燒結(jié)完畢降溫至1000℃保溫5h，最后隨爐冷卻得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔保溫陶瓷材料。
實(shí)施例3
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料，由包含如下質(zhì)量百分含量的組分組成：固相粉料80wt％，增強(qiáng)纖維10wt％，發(fā)泡體系5wt％，交聯(lián)體系5wt％。
固相粉料含陶瓷粉體和燒結(jié)助劑，陶瓷粉體為高嶺土、鋁礬土和硅微粉的混合物，燒結(jié)助劑為氧化釔，其中，高嶺土：鋁礬土：硅微粉：燒結(jié)助劑質(zhì)量比為1:3:1:0.3；增強(qiáng)纖維為玄武巖纖維，長度為2-10mm；發(fā)泡體系由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和去離子水組成，發(fā)泡劑為棕櫚酸甘油酯，穩(wěn)泡劑為聚乙烯醇和硬脂酸甘油酯的混合物，其中，發(fā)泡劑：穩(wěn)泡劑：去離子水質(zhì)量比為1：1:15；交聯(lián)體系為水基凝膠體系，由交聯(lián)劑、分散劑和溶劑組成，交聯(lián)劑為戊二醛，分散劑為聚羧酸氨，溶劑為乙醇，其中，交聯(lián)劑：分散劑和溶劑質(zhì)量比為1：0.5：10。
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將稱量好的固相粉料破碎混合，濕法球磨20h，然后將增強(qiáng)纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌20min；然后加入發(fā)泡體系在溫度為130℃下發(fā)泡1h；然后加入交聯(lián)體系反應(yīng)1h形成高固相低粘度漿料，固含量為65wt％；(2)將步驟(1)中的漿料澆筑于模具中，在溫度為130℃加熱0.8h，凝固成型為三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的素坯體，冷卻后脫模；(3)將步驟(2)中的素坯體放置于燒結(jié)爐中，在高純氮?dú)鈿夥罩?，先快速升溫?100℃保溫2h，再緩慢升溫至1400℃，進(jìn)行燒結(jié)8h，燒結(jié)完畢降溫至800℃保溫3h，最后隨爐冷卻得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔保溫陶瓷材料。
實(shí)施例4
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料，由包含如下質(zhì)量百分含量的組分組成：固相粉料75wt％，增強(qiáng)纖維13wt％，發(fā)泡體系6wt％，交聯(lián)體系6wt％。
固相粉料含陶瓷粉體和燒結(jié)助劑，陶瓷粉體為高嶺土、鋁礬土和硅微粉的混合物，燒結(jié)助劑為氧化鋯，其中高嶺土：鋁礬土：硅微粉：燒結(jié)助劑質(zhì)量比為1:3:1:0.4；增強(qiáng)纖維為玻璃纖維和芳綸纖維的混合物，長度為2-10mm；發(fā)泡體系由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和去離子水組成，發(fā)泡劑為棕櫚酸甘油酯，穩(wěn)泡劑為聚乙烯醇和硬脂酸甘油酯的混合物，其中發(fā)泡劑：穩(wěn)泡劑：去離子水質(zhì)量比為1：1.5:15；交聯(lián)體系為水基凝膠體系，由交聯(lián)劑、分散劑和溶劑組成，交聯(lián)劑為丙烯酸酯，分散劑為聚丙烯酸銨，溶劑為乙二醇，其中交聯(lián)劑：分散劑和溶劑質(zhì)量比為1：0.6：10。
一種建筑用多孔保溫陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將稱量好的固相粉料破碎混合，濕法球磨22h，然后將增強(qiáng)纖維加入混合物中繼續(xù)攪拌30min；然后加入發(fā)泡體系在溫度為150℃下發(fā)泡1h；然后加入交聯(lián)體系反應(yīng)2h形成高固相低粘度漿料，固含量為68wt％；(2)將步驟(1)中的漿料澆筑于模具中，在溫度為150℃加熱0.5h，凝固成型為三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的素坯體，冷卻后脫模；(3)將步驟(2)中的素坯體放置于燒結(jié)爐中，在高純氮?dú)鈿夥罩校瓤焖偕郎刂?200℃保溫1.5h，再緩慢升溫至1500℃，進(jìn)行燒結(jié)10h，燒結(jié)完畢降溫至900℃保溫3h，最后隨爐冷卻得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔保溫陶瓷材料。
本發(fā)明制備的建筑用多孔保溫陶瓷材料孔徑大小均一，分布均勻，密度為0.55-0.60g/cm3，氣孔率為70-75％，常溫下抗熱震性能為32-37次，導(dǎo)熱系數(shù)為0.044-0.0554W/(m2·K)，抗彎強(qiáng)度為12.5-18.2MPa，抗壓強(qiáng)度為15.2-19.5MPa；上述實(shí)施例測試數(shù)據(jù)說明該材料保溫性能和抗熱震性能良好，達(dá)到了建筑用保溫材料的性能指標(biāo)，在建筑節(jié)能方面具有廣闊的應(yīng)用市場。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。