[發明專利]一種免燒結地聚合物泡沫陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 201310635558.2
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103641508A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 李琴;徐燕;崔皓;安浩;鄧曄文;翟建平
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及建筑外墻保溫材料，具體是一種免燒結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方法制成泡沫陶瓷的技術。

背景技術

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，能引發火災，存在安全隱患，所以開發出一種耐火、穩定性好的保溫材料勢在必行。泡沫陶瓷的發展始于20世紀70年代，是一種具有耐高溫特性的多孔材料。由于陶瓷穩定的物理化學性質，其耐化學腐蝕，能承受1400℃的高溫，并且氣孔率高，比表面積大，泡沫陶瓷被廣泛應用為極端環境下的隔熱隔音材料，如航天、電子領域。雖然泡沫陶瓷擁有良好的性能和廣泛的需求，但是現階段的制備工藝主要有發泡法、溶膠凝膠法、添加造孔劑法和有機前驅體浸漬法。以上不管哪一種制備方法都需要用粘土、石英、鈉長石等原材料經過1100°以上的高溫燒結而成，這不僅消耗了天然硅鋁質材料，而且需要高溫高能耗，是一種非低碳的制備方法。

地聚合物是一類具有無定形三維網狀硅氧四面體和鋁氧四面體結構的無機聚合物材料，兼具無機材料和有機聚合物的部分優點。這種材料因其特殊的結構擁有著機械強度高、耐酸、耐高溫、防火、耐腐蝕、耐久性強等優異性能。另一方面，由于廢陶瓷含有一定數量的硅―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良的性能，不會差于普通方法燒結的泡沫陶瓷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種免燒結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，節約了資源，提高了廢陶瓷的回收利用率。

本發明所述的免燒結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，堿激發劑30~60重量份，發泡劑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℃，相對濕度99%的混凝土養護箱中養護，24小時后脫模，然后再放入養護箱養護一定時間后即可得到泡沫陶瓷。

步驟2）所述的堿激發劑為硅酸鈉、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。發泡劑為鋁粉或者過氧化氫。

步驟3）養護一定時間具體是指28天。

本發明制備工藝主要技術路線為：以廢陶瓷粉末為主要原料，在堿激發劑的堿激發作用機理下制備成地聚合物漿料，同時引入發泡劑發泡在地聚合物材料內部產生均勻的孔隙。將這種漿料入模成型，在60℃、相對濕度99%的養護箱中養護28天，即可得到強度高、質輕、導熱系數低的泡沫陶瓷。

本發明的優點是：采用堿激發原理為主要制備工藝技術，不需要1100℃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，降低了生產成本，促進了固體廢棄物的綜合利用。本發明由于采用堿激發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。其內部含有大量無定型的三維立體網狀結構，具有熱傳導率低、隔熱性能好、耐火性能好、使用壽命長、耐老化性能好等特點。

具體實施方式：

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術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，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

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，堿激發劑1.2模數的硅酸鈉55重量份，鋁粉發泡劑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℃，相對濕度99%的混凝土養護箱中養護，24小時后脫模。然后再放入養護箱養護至28天即可得到泡沫陶瓷；