一種免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，先將廢舊陶瓷研磨成粉末，然后將100份陶瓷粉，30~60份堿激發(fā)劑和1~5份發(fā)泡劑混合攪拌均勻，倒入模具中，放入60℃混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護24h后脫膜，繼續(xù)養(yǎng)護28d即可得到。本制備工藝不需要一般泡沫陶瓷制備工藝1300℃高溫的高能耗的燒結(jié)工藝，也不需要浸漬等復(fù)雜工藝，所以節(jié)約能源，低碳環(huán)保。本發(fā)明由于采用堿激發(fā)原理制備地聚合物泡沫陶瓷，因其內(nèi)部含有大量無定型的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以這種材料具有熱傳導(dǎo)率低、隔熱性能好、耐火性能好、使用壽命長、耐老化性能好等特點。本材料為無機材料，克服了有機保溫材料易燃燒，易燃的致命缺陷。
【專利說明】一種免燒結(jié)地聚合物泡沬陶瓷的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑外墻保溫材料，具體是一種免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷保溫材料的制備方法，其是將回收的廢舊陶瓷磨成粉末后利用堿激發(fā)方法制成泡沫陶瓷的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的建筑外墻保溫材料主要為有機材料即聚苯乙烯泡沫保溫板、聚氨酯泡沫塑料保溫板等。有機泡沫保溫材料具有重量輕、保溫效果好的優(yōu)點，但是由于其為有機成分，強度低、易老化、易燃燒，耐火性能差，能引發(fā)火災(zāi)，存在安全隱患，所以開發(fā)出一種耐火、穩(wěn)定性好的保溫材料勢在必行。泡沫陶瓷的發(fā)展始于20世紀70年代，是一種具有耐高溫特性的多孔材料。由于陶瓷穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),其耐化學(xué)腐蝕,能承受1400°C的高溫，并且氣孔率高，比表面積大，泡沫陶瓷被廣泛應(yīng)用為極端環(huán)境下的隔熱隔音材料，如航天、電子領(lǐng)域。雖然泡沫陶瓷擁有良好的性能和廣泛的需求，但是現(xiàn)階段的制備工藝主要有發(fā)泡法、溶膠凝膠法、添加造孔劑法和有機前驅(qū)體浸潰法。以上不管哪一種制備方法都需要用粘土、石英、鈉長石等原材料經(jīng)過1100°以上的高溫燒結(jié)而成，這不僅消耗了天然硅鋁質(zhì)材料，而且需要高溫高能耗，是一種非低碳的制備方法。
[0003]地聚合物是一類具有無定形三維網(wǎng)狀硅氧四面體和鋁氧四面體結(jié)構(gòu)的無機聚合物材料，兼具無機材料和有機聚合物的部分優(yōu)點。這種材料因其特殊的結(jié)構(gòu)擁有著機械強度高、耐酸、耐高溫、防火、耐腐 蝕、耐久性強等優(yōu)異性能。另一方面，由于廢陶瓷含有一定數(shù)量的硅一鋁成分，理論上可用作制備地聚合物的原材料。而我國又是第一大陶瓷生產(chǎn)國，日常生活中的陶瓷使用量及其大，而破碎廢舊的陶瓷往往直接送往垃圾填埋場填埋。若使用廢舊的陶瓷，將其回收利用，制備成多孔的地聚合物材料，這樣不僅廢物再利用而且由于地聚物材料的特性，其耐高溫，耐酸堿腐蝕性能等優(yōu)良的性能，不會差于普通方法燒結(jié)的泡沫陶瓷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷保溫材料的制備方法，該方法以廢陶瓷為原料，不添加其他天然材料，降低了成本，節(jié)約了資源，提高了廢陶瓷的回收利用率。
[0005]本發(fā)明所述的免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，其包括以下步驟:
1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可；
2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑30-60重量份，發(fā)泡劑f5重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻；
3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模，然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護一定時間后即可得到泡沫陶瓷。
[0006]步驟2)所述的堿激發(fā)劑為硅酸鈉、硅酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液中的一種，所述的硅酸鈉和硅酸鉀的模數(shù)在1.0-2.0之間，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液濃度為5~15mol/L。發(fā)泡劑為鋁粉或者過氧化氫。
[0007]步驟3)養(yǎng)護一定時間具體是指28天。
[0008]本發(fā)明制備工藝主要技術(shù)路線為:以廢陶瓷粉末為主要原料，在堿激發(fā)劑的堿激發(fā)作用機理下制備成地聚合物漿料，同時引入發(fā)泡劑發(fā)泡在地聚合物材料內(nèi)部產(chǎn)生均勻的孔隙。將這種漿料入模成型，在60°C、相對濕度99%的養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28天，即可得到強度高、質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)低的泡沫陶瓷。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:采用堿激發(fā)原理為主要制備工藝技術(shù)，不需要1100°C的高溫工藝，降低能源消耗；原料以廢陶瓷取代了粘土、石英、鉀鈉長石等其他天然原料，減少資源消耗，降低了生產(chǎn)成本，促進了固體廢棄物的綜合利用。本發(fā)明由于采用堿激發(fā)原理制備地聚合物泡沫陶瓷，材料為無機材料，克服了有機保溫材料易燃燒，易燃的致命缺陷。其內(nèi)部含有大量無定型的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有熱傳導(dǎo)率低、隔熱性能好、耐火性能好、使用壽命長、耐老化性能好等特點。
[0010]【具體實施方式】:
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0011]實例1:
本實施案例包括以下步驟:
(1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可；
(2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑1.2模數(shù)的硅酸鈉55重量份，鋁粉發(fā)泡劑1.5重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻；
(3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模。然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護至28天即可得到泡沫陶瓷；
(4)養(yǎng)護28天后，測得所制備的泡沫陶瓷的密度為436kg/m3，抗壓強度14.37MPa，抗折強度2.9Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)0.15w/ (m.k)。
[0012]實例2:
本實施案例包括以下步驟:
(1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可；
(2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑2.0模數(shù)的硅酸鉀60重量份，鋁粉發(fā)泡劑2重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻；
(3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模。然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護至28天即可得到泡沫陶瓷。
[0013](4)養(yǎng)護28天后，測得所制備的泡沫陶瓷的密度462kg/m3，抗壓強度12.37MPa，抗折強度3.36MPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.16w/ (m.k)。
[0014]實例3:
本實施案例包括以下步驟:
(1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可；
(2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑lOmol/L氫氧化鈉溶液50重量份，過氧化氫發(fā)泡劑4重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻；
(3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模。然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護至28天即可得到泡沫陶瓷。
[0015](4)養(yǎng)護28天后，測得所制備的泡沫陶瓷的密度243kg/m3，抗壓強度8.67MPa，抗折強度1.30MPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.05w/ (m.k)。
[0016]實例4:
本實施案例包括以下步驟:
(1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可；
(2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑lOmol/L氫氧化鉀溶液50重量份，鋁粉發(fā)泡劑2重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻；
(3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模。然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護至28天即可得到泡沫陶瓷。
[0017](4)測得所制備的泡沫陶瓷28天后，密度346kg/m3，抗壓強度12.63MPa，抗折強度
3.24MPa，導(dǎo)熱系數(shù) 0.06w/ (m.k)。
【權(quán)利要求】
1.一種免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將普通的廢棄陶瓷片洗凈晾干后在球磨機中粉磨20-30分鐘，磨細的廢陶瓷粉末能過100目篩子方可； 2)將廢棄陶瓷粉100重量份，堿激發(fā)劑30-60重量份，發(fā)泡劑f5重量份，加入混凝土攪拌鍋中攪拌均勻； 3)將攪拌均勻的漿料倒入模具中，然后放入60±5°C，相對濕度99%的混凝土養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，24小時后脫模，然后再放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護一定時間后即可得到泡沫陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于步驟2)所述的堿激發(fā)劑為硅酸鈉、硅酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液中的一種，所述的硅酸鈉和硅酸鉀的模數(shù)在1.0-2.0之間，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液濃度為5~15mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于步驟2)所述的發(fā)泡劑為鋁粉或者過氧化氫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的免燒結(jié)地聚合物泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于步驟3)養(yǎng)護一定時間為28天。
【文檔編號】C04B38/02GK103641508SQ201310635558
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】李琴, 徐燕, 崔皓, 安浩, 鄧曄文, 翟建平 申請人:南京大學(xué)