[發明專利]一種表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法

有效

• 申請號: 202110537350.1
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113121257B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 李向明
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B38/00;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/63
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 毛毛

本發明公開了一種表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷，其以石英砂作為主料，以碳酸鈣作為發泡劑，以硼砂作為助熔劑，以氧化鋅、鈉長石、鉀長石和鋰輝石作為調節劑。其燒結溫度為740～800℃。本發明還公開了上述超輕全閉孔泡沫陶瓷的低溫燒制方法。本發明的制備技術具有工藝簡單、燒結溫度低、燒制時間短等諸多顯著優點，因此制造成本遠低于現有的制備技術。另外，區別于現有技術制備的泡沫陶瓷，本發明制備的表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷內部為多孔結構，各孔彼此獨立不連通，而表面連續致密，沒有孔隙，可顯著提高泡沫陶瓷的保溫、隔音效果，并使泡沫陶瓷具有極佳防水、防潮性能，并顯著提高制品的可靠性。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法。

背景技術

泡沫陶瓷是一種具有高孔隙率的陶瓷材料，分為開孔型和閉孔型2種。主要制備工藝有直接發泡法、高溫發泡法、添加造孔劑法、有機前驅體浸漬法、凝膠注模法、自蔓延高溫合成法等。開孔型泡沫陶瓷的特點是其內部的孔彼此連通，表面的孔對外敞開，制備工藝成熟，制品性能穩定，應用廣泛。閉孔泡沫陶瓷的特點是其內部的孔彼此獨立不連通，表面的孔對外封閉。閉孔泡沫陶瓷的結構特點使得其不但保溫效果優于開孔泡沫陶瓷，而且具有很好的防水性能，是一種應用極具前景的多功能輕質結構材料，近幾年受到國內外學者的廣泛關注。

由于閉孔泡沫陶瓷的結構特點所致，閉孔泡沫陶瓷的發泡機理完全異于開孔泡沫陶瓷，而且高溫發泡法是制備閉孔泡沫陶瓷的最佳方法。截止目前，幾乎所有關于閉孔泡沫陶瓷的報道都是采用高溫發泡法。文獻1“高溫發泡陶瓷的燒成工藝與性能.新型建筑材料，11(1997)，No.19-21”公開了一種閉孔泡沫陶瓷的制備方法。以湖北鐘祥的一種主要成分為二氧化硅的瓷砂作為主料，以氧化鈣、氧化鎂和氧化鈉含量較高的碎玻璃為性能改良劑，以三氧化二鐵為發泡劑，碳粉為還原劑，經一系列混料工序后在1100℃～1250℃燒結，制得密度為0.77～1.14g/cm³，導熱系數為0.067～0.126W/(m·K)，抗壓強度為3.7～4.8MPa，吸水率為0.47～0.52％的閉孔泡沫陶瓷。文獻2“石英質高溫閉孔泡沫陶瓷的制備.稀有金屬材料與工程，8(2007)，No.570–574”公開了一種閉孔泡沫陶瓷的制備方法。將石英、鉀長石、硫酸鈣、聚乙烯醇等原料混合均勻并冷壓成型后在1600℃燒結，制得總孔率為63％，閉孔率為58％，抗壓強度為4.6MPa，體積密度為0.72g/cm³，導熱系數為0.137W/(m·K)的閉孔泡沫陶瓷。文獻3“一種閉合氣孔泡沫陶瓷的制備方法”(申請號：201010150445.X)公開了一種閉孔泡沫陶瓷的制備方法。以高鋁質耐火磚為主料，以硬質粘土、長石、硫酸鈣、碳化硅為輔料，將配制好的原料模壓成型后，在1350～1400℃空氣中燒結，制得閉孔率在75％以上，抗壓強度為1.0～1.5MPa的泡沫陶瓷。

總結已有閉孔泡沫陶瓷的研究報道可知，現有技術在制備閉孔泡沫陶瓷時普遍存在以下問題：(1)燒結溫度太高，在1000℃以上，致使其批量生產成本太高；(2)總孔隙率不高，致使其導熱系數偏高，保溫效果不佳；(3)部分存在少量開孔，致使其防水性能欠佳；(4)部分存在抗壓強度偏低、承載性能差，致使其在運輸和使用過程中極易損壞。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足，基于對現有技術的分析，為了克服現有技術制備閉孔泡沫陶瓷的不足，降低燒制溫度，減少表面開孔，并在保證具有較高閉孔率的同時具有較高的抗壓強度和表面硬度，提供一種表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法。

具體技術方案如下：

本發明的目的之一是提供一種表面致密的超輕全閉孔泡沫陶瓷，其以石英砂作為主料，以碳酸鈣作為發泡劑，以硼砂作為助熔劑，以氧化鋅、鈉長石、鉀長石和鋰輝石作為調節劑。

將上述原料配制好后均勻填充至模具，然后將模具直接置于溫度為740～800℃的高溫爐中，燒制出綜合性能優異的超輕全閉孔泡沫陶瓷。