一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷 板材及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 墻體保溫是建筑節能中的關鍵，外墻保溫由于其施工比較方便而成為建筑行業 的首選，尤其適合北方等寒冷地區。建筑外墻保溫材料是影響建筑節能一個重要的影響因 素。目前有機保溫材料幾乎占領了國內建筑保溫材料市場，有。機類保溫材料主要包括發 泡聚苯板（EPS)、擠塑聚苯板（XPS)、噴涂聚氨酯（SPU)、聚苯顆粒等。其優點主要是質輕、 致密性高、保溫隔熱性好，但也存在許多缺點，如不耐老化、變形系數大、穩定性差、安全穩 固性差、易燃燒、生態環保性很差、施工難度大、成本較高等 發泡陶瓷是20世紀70年代發展起來的一種新型材料，由于它具有氣孔率高、熱導率 低、重量輕、硬度高、抗熱震、耐高溫、耐腐蝕及良好的機械強度等優良性能，可作為理想的 建筑保溫隔熱材料。目前，制備發泡陶瓷的方法主要有粉末坯體發泡法和漿料發泡法。粉 末坯體發泡法是采用碳酸鈣、氫氧化鈣、硫酸鋁和雙氧水等發泡劑，制得生坯，再燒結獲得 發泡陶瓷的制備工藝；漿料發泡法是利用陶瓷懸浮液進行發泡，經干燥脫模再燒結的工藝。 但是，現有的發泡陶瓷板大都采用價格昂貴的礦石和精細陶瓷作為主要原料，生產成本高 昂且生產過程需要消耗大量資源，使得發泡陶瓷保溫板得不到廣泛的應用。
[0003] 粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國是個產煤大國，以煤炭為電力生產 基本燃料，隨電力工業發展，燃煤電廠粉煤灰排放量逐年增加，2000年粉煤灰排放量約為 1. 5億噸，2010年達到3億噸。大量粉煤灰不加處理，就會產生揚塵，污染大氣；若排入水 系會造成河流淤塞，而其中有毒化學物質還會對人體和生物造成危害，大量粉煤灰的排放 給我國國民經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。另一方面，我國又是人均占有資源儲量 有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，是我國經濟建設中一項重要技術經 濟政策，是解決我國電力生產環境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于充分利用現有資源，選用輕質多孔工業廢料作為生產原料，提 供一種工藝簡單，成本低廉，密度低、強度高、導熱系數低、隔音效果好的孔隙率高、孔分布 均勻的發泡陶瓷板材及其制備方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是： 一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材，其特征在于，由以下重量份的組分制備得 至丨J :粉煤灰50-80份、硅藻土 20-30份、鉀鈉長石10-15份、植物纖維5-10份、白云石10-20 份、陰離子表面活性劑2-4份、硅樹脂聚醚乳液0. 5-1份、發泡劑0. 5-1份、分散劑0. 2-0. 8 份、曲拉通 X-100 〇· 1-0. 5 份、水 180-300 份。
[0006] 優選的，由以下重量份的組分制備得到：粉煤灰65份、硅藻土 25份、鉀鈉長石13 份、植物纖維8份、白云石15份、陰離子表面活性劑3份、硅樹脂聚醚乳液0. 8份、發泡劑 〇. 7份、分散劑0. 5份、曲拉通X-100 0. 3份、水240份。
[0007] 進一步地，所述鉀鈉長石中氧化鉀與氧化鈉的質量含量大于11%，且氧化鉀與氧化 鈉的質量比大于3。
[0008] 進一步地，所述陰離子表面活性劑為對十二烷基硫酸鈉，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸 鈉或α-烯基磺酸鈉中的一種或多種。
[0009] 進一步優選的，所述陰離子表面活性劑為對十二烷基硫酸鈉。
[0010] 進一步地，所述發泡劑為雙氧水。所述分散劑為木質磺酸鈉。
[0011] -種上述孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材的制備方法，其特征在于包括以 下步驟：（1)按比例稱取原料，將除水、發泡劑以外的所有原料放入球磨機中進行球磨混 合，球磨至小于6mm顆粒料，加入水、發泡劑進行濕法球磨；（2)將球磨好的原料送入噴霧 干燥塔干燥，將干燥好的粉料倒入窯車并刮平；（3)在連續式隧道窯中燒結，燒結溫度為 1120-1160°C，保溫0. 5-2小時；（4)冷卻，燒制所得的制品經切割加工成所需要的尺寸即 可。
[0012] 優選的，上述步驟（3)中的燒結溫度為1140°C，保溫時間為1小時。
[0013] 本發明具有的優點和積極效果是： (1) 本發明的提供的孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材，可作為輕質高強材料，可 提高墻體強度、增加剛性、降低建筑物重量，可作為高效保溫隔熱材料；可作為建筑防火材 料，徹底杜絕由保溫材料導致的火災事故；可作為剛性防水保溫材料，對提高建筑物防水防 潮，維持建筑功能的長效性，具有顯著地促進和保障作用；可作為隔音降噪材料，廣泛應用 于建筑內，外墻體隔音，地鐵隧道降噪內襯、噪音源隔音屏障等眾多場合；作為綠色生態建 筑材料，本發明選用了粉煤灰、植物纖維等工業廢棄物，充分發揮不同固體廢物之間的協同 作用，生產得到符合國家標準的建筑材料，不僅可實現工業固體廢物的綜合利用，還能減少 固廢排放對環境的污染； (2) 本發明選用白云石是碳酸鈣和碳酸鎂的復鹽，在發泡陶瓷板的制備過程中起熔劑 作用，能降低燒結溫度，促進莫來石的生成，還能起到發泡劑的作用；鉀鈉長石在高溫下熔 融，形成粘稠的玻璃熔體，能夠降低組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒結溫度；植物纖 維能夠使漿料具有發泡的傾向，通過球磨可產生泡沫，當溫度升到一定溫度后，其結構發生 無規則變化，導致漿料粘度迅速上升，從而固定泡沫；分散劑降低物料團聚現象，使孔結構 分布均勻，減少濕法球磨用水量，節能降耗； (3) 本發明所用陰離子表面活性劑不僅能夠作為發泡劑使用，還能夠降低氣-液界面 張力，使泡沫體系相對穩定，阻礙了泡沫的接近和聚集；曲拉通X-100與陰離子表面活性劑 復合使用，能夠使孔結構在板材中分布更均一；本發明選用硅樹脂聚醚乳液，通過改變分子 內部排列順序，使表面活性劑泡與泡之間排列緊密整齊，從而形成致密的內層膜，使得抗壓 能力特別強，能夠控制氣泡液膜的結構穩定性，使表面活性劑分子在氣泡的液膜有秩序的 分布，賦予泡沫良好的彈性和自修復能力，從而達到特別理想的穩泡作用，進而得到孔隙分 布均勻的板材； (4) 本發明將化學發泡劑、物理發泡劑和表面活性劑三種發泡劑復合使用， 發泡能力特別強，單位體積產泡量大，泡沫非常穩定，可長時間不消泡，泡沫細膩，和使 用介質的相容性好等。
[0014] 下面通過實施例對本發明進行具體描述和說明： 實施例1 一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材，由以下重量份的組分制備得到：粉煤灰 50份、硅藻土 20份、鉀鈉長石10份、植物纖維5份、白云石10份、陰離子表面活性劑2份、 硅樹脂聚醚乳液0. 5份、發泡劑0. 5份、分散劑0. 2份、曲拉通X-100 0. 1份、水180份。
[0015] 實施例2 一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材，由以下重量份的組分制備得到：粉煤灰 80份、硅藻土 30份、鉀鈉長石15份、植物纖維10份、白云石20份、陰離子表面活性劑4份、 硅樹脂聚醚乳液1份、發泡劑1份、分散劑0. 8份、曲拉通X-100 0. 5份、水300份。
[0016] 實施例3 一種孔隙率高、孔分布均勻的發泡陶瓷板材，由以下重量份的組分制備得到：粉煤灰 65份、娃藻土 25份、鉀鈉長石13份、植物纖維8份、白云石15份、陰離子表面活性劑3份、 硅樹脂