[發明專利]一種以凝灰巖為主要原料的輕質高強發泡材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010594094.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102086129A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 劉鵬;范玲玲;陳延東
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 馬忠

技術領域

本發明涉及隔熱保溫、吸聲材料領域，尤其涉及一種以凝灰巖為主要原料的輕質高強發泡材料及其制備方法。

背景技術

傳統發泡材料主要有有機發泡材料和無機發泡材料。有機發泡材料具有密度小、吸水率低、彈性好的優點，廣泛用于包裝材料，也用于建筑隔熱保溫，其缺點是強度低、耐老化性差、易燃、燃燒有毒等；無機發泡材料具有良好的隔熱保溫、吸聲和不燃特性，是較高級的保溫隔熱或隔音材料，其不僅可作為輕質建筑材料，還可廣泛用于石油、化工、冷藏等工業領域。

目前，常用的建筑保溫材料主要有聚苯乙烯、聚氨酯和酚醛樹酯等有機聚合物發泡材料，這類材料隔熱保溫性能好、密度小、防水性能好，但是易燃，同時其所帶來的環境問題也不容忽視；常用的無機保溫材料主要有膨脹珍珠巖、蛭石、玻化微珠、巖棉、泡沫玻璃等，這類材料防火不燃、性能穩定，但隔熱保溫性能不如有機保溫材料。

我國有豐富的凝灰巖、珍珠巖等非金屬礦產資源，但關于凝灰巖應用的研究還比較薄弱，大量的凝灰巖資源未得到利用。另外，在珍珠巖生產過程中會產生大量的尾粉，這些尾粉未得到有效利用，不僅造成資源浪費，而且污染環境。

因此，提供一種以凝灰巖為主要原料，同時利用珍珠巖等廢棄的尾粉作為原料，起到廢物重新再利用，且能夠很好的保護環境的輕質高強發泡材料及其制備方法，已是一個亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于以凝灰巖為主要原料，珍珠巖尾粉和玻璃粉為輔料，添加適量的發泡劑、穩泡劑和助熔劑，制備一種輕質高強無機發泡材料。本發明不僅為開發利用凝灰巖提供了新途徑，而且有利于廢物利用，保護環境，制備工藝簡單易行，結果穩定性好。

本發明的目的是這樣實現的：

一種以凝灰巖為主要原料的輕質高強發泡材料，其特征在于，由下列原料按照質量分數比制備而成：凝灰巖30~60％、珍珠巖尾粉60~0％、玻璃粉0~40％、碳化硅0.5~2.5％、磷酸鈉1.5~3.5％、硼砂1.5~3.5％和水0~30％。

一種以凝灰巖為主要原料的輕質高強發泡材料，其具體制備方法如下：

（1）將凝灰巖原礦、廢玻璃分別球磨至160~200目，篩分、選取160~200目珍珠巖尾粉；

（2）按質量分數凝灰巖30~60％，珍珠巖尾粉60~0％，玻璃粉0~40％，制備成基礎原料；

（3）向步驟（2）制得的基礎原料中填入基礎原料質量分數0.5~2.5％的碳化硅作發泡劑、1.5~3.5％的磷酸鈉作穩泡劑、1.5~3.5％的硼砂作為助熔劑，將步驟（2）制得的基礎原料和添加劑混合球磨5~20?min，制備成混合料，料球比為1:2；

（4）向步驟（3）制得的混合料中加入質量分數為0~30％的水，制備成濕料，在2~7?MPa壓力下用模具將濕料壓制成坯體，將所制得的坯體放入耐熱鋼模具，移入程序升溫爐中進行燒制。

所述的程序升溫爐中的具體燒制程序為：

a、預熱階段：以10~25?℃/min的升溫速率從室溫25?℃升溫至300~400?℃，保溫10~30?min；

b、發泡階段：從預熱溫度以10~25?℃/min的升溫速率升溫至900~1000?℃，保溫10~50?min；

c、?冷卻退火階段：以10~15?℃/min的速率降溫至500~600?℃，并保溫10~30?min，而后緩慢冷卻至室溫，即得到輕質高強發泡材料制品。

所用主要原料為凝灰巖，輔助原料為玻璃粉和珍珠巖尾粉其粒度均在160~200目。

所用的發泡劑為碳化硅，穩泡劑為磷酸鈉、助熔劑為硼砂，其中碳化硅摻量0.5~2.5％，磷酸鈉摻量1.5~3.5％，硼砂摻量1.5~3.5％。

混合料加水量0~30％，坯體成型壓力2~7?MPa。

輕質高強發泡材料的燒制程序分為預熱、發泡、冷卻退火階段，燒成溫度900~1000?℃。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、以凝灰巖、玻璃粉和珍珠巖尾粉為基礎原料，為開發利用凝灰巖提供了一個良好途徑，還能再利用玻璃粉和珍珠巖尾粉，充分利用了資源，保護了環境；

2、在基礎原料里，只需再加入其質量分數0.5~2.5％的發泡劑碳化硅、1.5~3.5％的穩泡劑磷酸鈉和1.5~3.5％的助熔劑硼砂，即可以制成發泡原料，添加劑用量和種類少，發泡溫度低，工藝簡單，降低了生產成本；

3、所制得發泡材料的密度0.3~0.75?g/cm³，抗壓強度?2.50~7.00?MPa，密度低，抗壓強度高；