一种微晶陶瓷保温板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微晶陶瓷保温板，由以下重量份的组分制成：熔融石英10‑20份、α‑Al2O330‑50份、空心微珠多孔材料4‑15份、粉煤灰15‑25份、钙基膨润土5‑12份、硼酸4‑9份、AlF3▪3H2O 0.04‑0.08份、TiO20.05‑0.1份、钠水玻璃20‑30份、SiC 0.4‑0.8份、分散剂1‑2份、发泡剂0.3‑0.5份、去离子水10‑20份。本发明专利技术采用玻璃陶瓷复合体系，先在低温条件下发泡制得泡沫体，再转入高温炉进行高温处理一步完成晶化与陶瓷化反应，能够保证材料结构既具有高孔隙率，又有致密的结构，在保证低导热系数的同时具备高的抗压和抗折强度。

A kind of microcrystalline ceramic insulation board and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种微晶陶瓷保温板及其制备方法
本专利技术涉及材料
，具体涉及一种微晶陶瓷保温板及其制备方法。
技术介绍
建筑能耗主要为建筑物在使用过程中采暖和制冷的能耗，这主要是由墙体热量交换过大造成的。我国的建筑能耗近些年急剧上升，占全社会能源消耗总量的32％，再加上每年生产建筑材料的约13％能耗，已达全国总能耗的45％。因此，建筑节能形势十分严峻。建筑物使用保温隔热材料是节约能源、提高建筑居住和使用功能的一个重要措施。目前建筑保温材料主要分为两大类：一是纯有机类保温材料，如挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫等。这类传统的保温材料导热系数低保温效果好且比重较轻，防水性和耐候性好。但是这类材料有着致命的缺陷——有机材料易燃，燃烧时易释放大量有害物质，消防隐患很大。二是传统无机类保温材料，如岩棉板等。这类材料的防火性能优异，在高温下不燃烧不分解，但会发生粉化，保温效果不及传统有机材料，其导热系数多维持在0.04W/(m·K)以上，吸湿性强，易开裂。因此，为实现建筑墙体材料节能与防火兼备，研究并推广高效节能、轻质环保的高性能绿色保温建筑材料成为当务之急。专利文献CN102942383公开了一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法，所得多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板具有导热系数低、防水、机械强度高、阻燃、装饰性好的优点，但是其制备工序多、操作复杂，设备和人力成本高，要经过两次高温处理，能耗高，制备周期长，生产效率低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种制备简单、成本低、导热系数小、防火性能优异、质轻、防水的微晶陶瓷保温板。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种微晶陶瓷保温板，由以下重量份的组分制成：熔融石英10-20份、α-Al2O330-50份、空心微珠多孔材料4-15份、粉煤灰15-25份、钙基膨润土5-12份、硼酸4-9份、AlF3·3H2O0.04-0.08份、TiO20.05-0.1份、钠水玻璃20-30份、SiC0.4-0.8份、分散剂1-2份、发泡剂0.3-0.5份、去离子水10-20份。进一步地，所述熔融石英粒度为200目。进一步地，所述空心微珠多孔材料的制备方法为：(1)、将石英砂、白云石、方解石、钠长石、纯碱粉碎成粒径为1-20μm的细粉；(2)、将粉碎后的原料细粉与水、分散剂等混合后球磨，制备成浆料；(3)、向上述浆料中加入发泡剂，充分搅拌，制成分散均匀的稳定泡沫浆料；(4)、将稳定的泡沫浆料注入离心雾化干燥设备，制备成空心微珠坯体；(5)、将空心微珠坯体和800目碳酸镁粉按质量比19:1称取适量，然后将空心微珠坯体和沸石粉混合均匀，将混合料堆积在氧化铝坩埚中，然后置于烧结炉中以3℃/min的升温速率加热到650-800℃，并保温2h，然后随炉冷却到室温，得到空心微珠多孔材料。进一步地，所述分散剂为PAA分散剂。进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸三乙醇胺。一种上述微晶陶瓷保温板的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将钙基膨润土、硼酸加入钠水玻璃中，高速剪切10min，得到水合玻璃溶胶；步骤二、将熔融石英、α-Al2O3、去离子水、AlF3·3H2O、TiO2和分散剂混合，球磨30min，得到分散均匀的浆料，然后与水合玻璃溶胶混合，加入粉煤灰、SiC、发泡剂经高速分散砂磨机物理共混30min，得液态混合溶胶；步骤三、将液态混合溶胶搅拌均匀后倒入坩埚模具中，以3℃/min的速率程序升温至400℃，保温30min，使其自由发泡，得泡沫体；步骤四、将泡沫体切割成相应的尺寸，经干燥、高温热处理制得微晶陶瓷保温板。进一步地，步骤一中高速剪切转速为4000rpn/min。进一步地，步骤二中高速分散研磨的转速为3000rpn/min。进一步地，步骤四中高温热处理具体为：将干燥后的发泡体直接转移至高温炉中，以5℃/min的速率程序升温至1200℃，保温2h，随炉冷却至室温即得微晶陶瓷保温板。本专利技术采用玻璃陶瓷复合体系，玻璃基的引入能够提高闭孔率，提高材料的防水性能，通过溶胶-凝胶法先制备得到泡沫体，材料组分的分布在制备的前两步能够很好控制，能够使材料质地更加均匀，制备温度比传统方法也大为降低，高温处理过程中原来泡沫体的结构部分被破坏，而通过加入的空心微珠多孔材料、粉煤灰与原位生成的莫来石晶须共同构成材料坯体的新骨架，避免凝胶在烧结过程中收缩过大。本专利技术所用AlF3·3H2O在高温条件下分解为气相介质渗入材料坯体空隙中，在坯体内部促进莫来石晶粒的异向生长，莫来石晶粒沿c轴方向生长成针状或柱状晶体，形成无规则的三维网状骨架，而其量过多时，剩余气相促进晶体沿其它方向生长，导致晶体各向生长速度差别小，晶须长径比降低并粗化，因此控制AlF3·3H2O的添加量能够调控莫来石晶须增强体的长径比，从而优化配比，提高微晶陶瓷保温板的机械强度。本专利技术所用TiO2为纳米TiO2，添加TiO2能够提高微晶陶瓷保温板的断裂强度，提高断裂韧性，改善其耐高温及抗老化性能，而纳米粒度的TiO2能够降低材料的烧结温度，提高致密度。本专利技术所用SiC粒度为20～40μm，在高温处理过程中，熔融硅与含碳生坯中的碳反应而制得致密烧结体，提高材料的抗热冲击性、耐磨损、耐腐蚀性能。本专利技术高温处理原位生成莫来石晶须和陶瓷化同步进行，纵横交错的莫来石晶须与空心微珠多孔材料、粉煤灰共同构成材料坯体的骨架，在陶瓷化过程中这些骨架结构阻碍了陶瓷坯体内部结构的致密化程度，使得陶瓷的孔隙率较高；莫来石晶须具有优异的高温热稳定性，对煅烧过程中的传质和体积收缩有一定的阻碍作用，能够避免高温烧结。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的微晶陶瓷保温板，采用玻璃陶瓷复合体系，先在低温条件下发泡制得泡沫体，再转入高温炉进行高温处理一步完成晶化与陶瓷化反应，通过水合玻璃溶胶发泡体系增进了体系均匀性，400℃相对低温条件下发泡能够保证泡体分布均匀，直径小，所得泡沫体网络完整，结构紧密，由于泡沫体能够为莫来石晶须生长提供空间，使得高温处理的温度由通常的1500℃降至1200℃，再经高温处理过程粉煤灰中的晶粒间通过相互搭接、空心微珠多孔材料通过骨架支撑共同增强气孔孔壁强度，避免高温处理过程中羟基含量降低造成体积收缩，粉煤灰生成四面体结构以及原位生成的莫来石晶须均匀穿插在发泡玻璃陶瓷复合材料内部，大大提高了材料的机械强度，且高温处理能够将坯体中的羟基完全去除，降低材料的吸湿性；(2)本专利技术提供的微晶陶瓷保温板，所用组分均为无机原料，防水性能和耐高温性能优异，首先进行低温发泡，能够为莫来石晶须生长提供孔隙，促进高温处理过程中莫来石晶须生长，因而可大幅降低高温处理温度，此外，莫来石晶须生长过程中发生体积膨胀，能够填充高温下被破坏的泡体形成的空隙，进一步降低陶瓷材料的气孔率，而未反应的刚玉相和玻璃相能够填充晶须与泡体间的孔隙，提高陶瓷材料的体积密度，避免孔隙过大引起空气对流，降低保温性能，能够保证材料结构既具有高孔隙率，又有致密的结构，在保证低导热系数的同时具备高的抗压和抗折强度，使保温板的综合性能更优；(3)本专利技术提供的微晶陶瓷保温板，质轻防水、导热系数低、尺寸稳定性好、力学性能优异，不易开裂，制备方法简单，原料来源广泛，只需一步高温处理即可同步完成晶化和陶瓷化，大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶陶瓷保温板，其特征在于，由以下重量份的组分制成：熔融石英10‑20份、α‑Al2O3 30‑50份、空心微珠多孔材料4‑15份、粉煤灰15‑25份、钙基膨润土5‑12份、硼酸4‑9份、AlF3▪3H2O 0.04‑0.08份、TiO2 0.05‑0.1份、钠水玻璃20‑30份、SiC 0.4‑0.8份、分散剂1‑2份、发泡剂0.3‑0.5份、去离子水10‑20份。

【技术特征摘要】
1.一种微晶陶瓷保温板，其特征在于，由以下重量份的组分制成：熔融石英10-20份、α-Al2O330-50份、空心微珠多孔材料4-15份、粉煤灰15-25份、钙基膨润土5-12份、硼酸4-9份、AlF3▪3H2O0.04-0.08份、TiO20.05-0.1份、钠水玻璃20-30份、SiC0.4-0.8份、分散剂1-2份、发泡剂0.3-0.5份、去离子水10-20份。2.根据权利要求1所述的微晶陶瓷保温板，其特征在于，所述熔融石英粒度为200目。3.根据权利要求1所述的微晶陶瓷保温板，其特征在于，所述空心微珠多孔材料的制备方法为：（1）、将石英砂、白云石、方解石、钠长石、纯碱粉碎成粒径为1-20μm的细粉；（2）、将粉碎后的原料细粉与水、分散剂等混合后球磨，制备成浆料；（3）、向上述浆料中加入发泡剂，充分搅拌，制成分散均匀的稳定泡沫浆料；（4）、将稳定的泡沫浆料注入离心雾化干燥设备，制备成空心微珠坯体；（5）、将空心微珠坯体和800目碳酸镁粉按质量比19:1称取适量，然后将空心微珠坯体和沸石粉混合均匀，将混合料堆积在氧化铝坩埚中，然后置于烧结炉中以3ºC/min的升温速率加热到650-800ºC，并保温2h，然后随炉冷却到室温，得到空心微珠多孔材料。4.根据权利要求1所述的微晶陶瓷保温板，其特征在于，所述分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋惠，
申请(专利权)人：李秋惠，
类型：发明
国别省市：河南,41