阅读说明：本技术 一种环保防腐的建筑陶瓷材料及其制备方法 (Environment-friendly anticorrosive building ceramic material and preparation method thereof ) 是由 陈杰明 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种环保防腐的建筑陶瓷材料及其制备方法,该陶瓷材料包括相互贴合的结构层与功能层以及设置在功能层与结构层相背一面上的釉面层；本发明通过设置层状的建筑陶瓷材料结构,能够提升建筑陶瓷材料的抗裂能力,并且在孔隙度较大的功能层中填充无机相变材料,使建筑陶瓷材料具有良好的保温能力,孔隙度较小的结构层中,流体的流动受到限制,限制了腐蚀性流体的流动,提升了建筑陶瓷材料的耐腐蚀效果；本发明结构层原料粒子与功能层原料粒子在制备过程中,将氧化锰以及硝酸盐以溶液的形式通过浸渍的方式进入原料粒子的微孔结构中,从而使氧化物均匀的分散在原料粒子中,提升陶瓷微孔结构的均匀性,从而提升陶瓷材料的力学性质。(The invention discloses an environment-friendly anticorrosive building ceramic material and a preparation method thereof, wherein the ceramic material comprises a structural layer and a functional layer which are mutually attached and a glaze layer arranged on the surface of the functional layer opposite to the structural layer; according to the invention, by arranging the layered structure of the building ceramic material, the crack resistance of the building ceramic material can be improved, and the functional layer with larger porosity is filled with the inorganic phase change material, so that the building ceramic material has good heat preservation capability, and in the structural layer with smaller porosity, the flow of fluid is limited, the flow of corrosive fluid is limited, and the corrosion resistance effect of the building ceramic material is improved; in the preparation process of the structural layer raw material particles and the functional layer raw material particles, manganese oxide and nitrate enter the microporous structure of the raw material particles in a form of solution in a dipping mode, so that oxides are uniformly dispersed in the raw material particles, the uniformity of the microporous structure of the ceramic is improved, and the mechanical property of the ceramic material is improved.)

一种环保防腐的建筑陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体的，涉及一种环保防腐的建筑陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

建筑材料是一种大范围、大规模使用的材料，可以起到保温、防水、防晒等功能性作用以及装饰的效果，而随着人们环保意识以及对生存环境要求的提升，人们在寻求更加优秀的建筑材料来满足要求，陶瓷建筑材料是一种新型的建筑材料，陶瓷建筑材料由于其具有耐高温、耐酸碱以及高强度的特性，是目前比较常用的、受欢迎的建筑材料，而且现有技术中还经常通过对陶瓷建筑材料进行发泡处理，使陶瓷建筑材料具有良好的孔隙结构，使得到的陶瓷建筑材料具有良好的隔热保温效果，但是为了提升陶瓷建筑材料的保温性能，在进行加工时，需要保证其具有较大的厚度与发泡效果，这又会占用大量的建筑空间，并提升了单块陶瓷建筑材料的重量。

而且丰富的微孔结构导致陶瓷材料在实际使用时，在腐蚀性环境中，腐蚀性的气体或液体容易通过陶瓷的微孔结构进入，而陶瓷的多孔结构又为陶瓷建筑材料与腐蚀性流体提供了极大的接触面积，从而加速了陶瓷建筑材料的腐蚀，而且随着陶瓷材料孔隙的增加，陶瓷材料与腐蚀性气体的接触面积就越大，这也加速了陶瓷建筑材料的腐蚀，而降低孔隙又会降低陶瓷材料的保温效果，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保防腐的建筑陶瓷材料及其制备方法。

本发明需要解决的技术问题为：

1、在现有技术中，为了保证陶瓷材料具有良好的保温效果，通常使其具有较大的厚度，这也直接提升了陶瓷建筑材料的生产成本与重量，如何在不影响其保温效果的同时减小单片陶瓷建筑材料的厚度与重量，是目前需要解决的问题；

2、陶瓷建筑材料由于其多孔结构，在腐蚀性环境中，腐蚀性的气体或液体容易通过陶瓷的微孔结构进入，而陶瓷的多孔结构又为陶瓷建筑材料与腐蚀性流体提供了极大的接触面积，从而加速了陶瓷建筑材料的腐蚀，如何降低陶瓷材料的腐蚀，是目前需要解决的问题之一。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种环保防腐的建筑陶瓷材料，包括相互贴合的结构层与功能层以及设置在功能层与结构层相背一面上的釉面层，其中结构层的孔隙度为45％-60％，功能层的孔隙度为68％-80％；

该环保防腐的建筑陶瓷材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一、结构层原料粒子与功能层原料粒子的制备；

步骤二、将结构层原料粒子与功能层原料粒子分别加入模具中成型后在氮气气氛中，240-260℃温度下预烧结10-13min，冷却至25-60℃，得到结构层中间体与功能层中间体待用，该步骤通过聚乙烯醇粘结将各物料粘结在一起定型以方便下一步操作；

步骤三、在结构层中间体的一面上涂覆一层混和胶液，将功能层中间体叠放在涂覆有混合胶液的一层上，在功能层中间体与结构中间体相背的一面上施釉，在氮气环境下，以2℃/min的升温速率提升温度至300-400℃后保温焙烧10-15min，然后提升温度至800-1200℃烧结35-60min得到层状材料；

步骤四、将上一步骤得到的层状材料完全浸渍在液态的无机相变材料中，加热无机相变材料的温度至40-45℃并保温，降低无机相变材料的粘度，提升其流动性，加速进入功能层；抽真空处理，将功能层孔隙中的气体抽出，然后提升浸渍液池中的压强至1-7Mpa，加速浸渍液进入二次聚集粒子的孔隙中，24-72h后取出层状材料，降低温度至0-10℃，通过防水密封胶对功能层的侧面进行密封处理，得到环保防腐的建筑陶瓷材料，在该步骤中，由于结构层的孔隙度较小，且孔隙的表面剂较小，对于流体有较大阻力，因此在功能层完全浸渍成功后，无机相变材料进入结构层中的量较小，作为本发明的进一步方案，还可以在将层状材料完全浸入无机相变材料中前，对结构层做密封处理，且做密封处理的材料不溶解与无机相变材料且不予无机相变材料反应。

本发明中所述功能层由于孔隙度较大，其强度会有所下降，在对强度要求不高的场所可以安全进行使用，但是在表面强度要求较高的场所使用时，功能层表面在受到冲击时，容易出现破裂，为了应对这种情况，可以对环保防腐的建筑陶瓷材料的结构作出如下改进：

一种环保防腐的建筑陶瓷材料，包括两层结构层与夹在两层结构层之间的功能层，所述功能层包括中心胚层、与中心胚层的两个相对侧面贴合的封边胚层，封边胚层的厚度不小于中心胚层的厚度，所述结构层与封边胚层为同种材料，封边胚层起到支撑作用，功能层与结构层的结合方法与上述方法相同。

所述混和胶液的制备方法为：

将聚乙烯醇加入去离子水中，加热去离子水至95-98℃，搅拌使聚乙烯醇完全溶解后，向其中加入石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙，分散均匀得到混合胶液，其中石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙混合物占体系总重量的35％-40％，聚乙烯醇占体系总重的12-20％，余量为去离子水，其中石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙混合物中各组分的重量百分比为石墨粉45％、纳米氧化铝15％、纳米二氧化硅20％、纳米氧化钙15％；

在烧结时，形成CaO-Al₂O₃-SiO₂的三维结构，并将结构层与功能层烧结粘合在一起。

所述结构层原料粒子由以下重量份原料加工制备而成：

碳化硅35-45重量份、聚乙烯醇2-2.5重量份、黏土10-17重量份、起泡剂4-5重量份、滑石3-4重量份与白云石12-13重量份，其中各物料的颗粒粒径为3-7μm；

所述结构层原料粒子的制备方法为：

S1、按照重量份取碳化硅、黏土、滑石、起泡剂与白云石混合后加入球磨机中球磨1-3h得到固体混合料；

S2、将上述步骤得到的固体混合料加入砂磨机中，再向其中加入起泡剂与聚乙烯醇，砂磨1-3h后得到混合浆料；

S3、将上一步骤得到的混合浆料通过喷雾造粒剂进行造粒，得到球形的二次聚集粒子；

S4、配制质量浓度为7％-20％的浸渍液，其中溶质为氧化锰与硝酸盐，氧化锰与硝酸盐的质量比为1∶2.5-3.5，硝酸盐为硝酸铝、硝酸钙与硝酸镁中的一种，溶剂为去离子水与四氢呋喃的混合液，去离子水与四氢呋喃的体积比为2-4∶1；

S5、将步骤S3中得到的二次聚集粒子完全浸入浸渍液中，对浸渍液容器进行抽真空处理，将二次聚集粒子孔隙中的气体抽出，然后提升浸渍液容器中的压强至1-7Mpa，加速浸渍液进入二次聚集粒子的孔隙中，3-48h后取出二次聚集粒子，首先在负压条件下60℃烘干1-24h，然后提升烘干温度至90℃继续烘干至二次聚集粒子孔隙中的自由水完全排出；

S6、将上一步骤得到的二次聚集粒子在氮气气氛中，按照1℃/min的升温速率提升温度至150-200℃后保温焙烧20-60min，使硝酸盐分解，得到结构层原料粒子。

该步骤通过将各原料经球磨、磨砂混合后造粒，提升了各物料的混合效果，并且通过将氧化锰与硝酸盐以溶液的形式浸渍进入二次聚集粒子中，提升了氧化锰、氧化铜等与二次聚集粒子的结合效果与均匀性质，使烧结的陶瓷更加致密，从而降低流体在结构层内的流动能力并使其具有更好的力学性能；

所述功能层原料粒子由以下重量份原料加工制备而成：

碳化硅35-45重量份、聚乙烯醇2-2.5重量份、黏土10-17重量份、起泡剂11-14重量份、滑石3-4重量份与白云石6-7重量份，其中各物料的颗粒粒径为3-7μm；

功能层原料粒子的制备方法与结构层原料粒子的制备方法相同。

所述起泡剂为碳酸钙、氢氧化钙与硫酸铝中的一种或至少两种的均匀混合；

所述无机相变材料由以下重量份原料加工制备而成：

十水硫酸钠40-50重量份、羧甲基纤维素钠0.2-2重量份、去离子水7-12重量份、碳酸氢钠0.2-0.4重量份与硅微粉4-7重量份；

其中硅微粉能够起到良好的导热效果与作为晶核促进相变材料的冷却结晶，所述缓冲剂为碳酸氢钠，用于调节相变材料的粘度，防止相变材料在进入建筑陶瓷材料的孔隙过程中出现酸碱度剧烈变化，从而影响相变材料的粘度，

相变材料的具体制备方法为：

将缓冲剂加入去离子水中溶解后，再向其中加入十水硫酸钠、羧甲基纤维素钠与硅微粉，混合搅拌均匀后得到无机相变材料。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置层状的建筑陶瓷材料结构，一方面能够提升建筑陶瓷材料的抗裂能力，另一方面以孔隙度较小，更加致密的结构层作为提供强度的一层，在孔隙度较大的功能层中填充无机相变材料，使建筑陶瓷材料具有良好的保温能力，因此能够在降低陶瓷材料厚度的同时保证其具有良好的保温效果，并且孔隙度较小，孔隙表面积较小的结构层中，流体的流动受到限制，而功能层的孔隙结构中填充有无机相变材料，均限制了腐蚀性流体的进入与流动，提升了建筑陶瓷材料的耐腐蚀效果；

2、本发明通过混合胶液作为连接剂，将结构层与功能层烧结在一起，形成CaO-Al₂O₃-SiO₂的三维结构，保证结构层与功能层之间的连接效果，同时，结构层原料粒子与功能层原料粒子在制备过程中，将氧化锰以及硝酸盐以溶液的形式通过浸渍的方式进入原料粒子的微孔结构中，在通过焙烧将硝酸盐转化为氧化物，从而使氧化物均匀的分散在原料粒子中，提升陶瓷微孔结构的均匀性，从而提升陶瓷材料的力学性质。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述；

图1为实施例2中环保防腐的建筑陶瓷材料的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种环保防腐的建筑陶瓷材料，包括相互贴合的结构层与功能层以及设置在功能层与结构层相背一面上的釉面层；

该环保防腐的建筑陶瓷材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一、结构层原料粒子与功能层原料粒子的制备；

步骤二、将结构层原料粒子与功能层原料粒子分别加入模具中成型后在氮气气氛中，240℃温度下预烧结10min，冷却至30℃，得到结构层中间体与功能层中间体待用，该步骤通过聚乙烯醇粘结将各物料粘结在一起定型以方便下一步操作；

步骤三、在结构层中间体的一面上涂覆一层混和胶液，将功能层中间体叠放在涂覆有混合胶液的一层上，在功能层中间体与结构中间体相背的一面上施釉，在氮气环境下，以2℃/min的升温速率提升温度至400℃后保温焙烧10min，然后提升温度至1050℃烧结40min得到层状材料，其中结构层的孔隙度为53％，功能层的孔隙度为72％；

步骤四、将上一步骤得到的层状材料完全浸渍在液态的无机相变材料中，加热无机相变材料的温度至40℃并保温，降低无机相变材料的粘度，提升其流动性，加速进入功能层；抽真空处理，将功能层孔隙中的气体抽出，然后提升浸渍液池中的压强至5Mpa，加速浸渍液进入二次聚集粒子的孔隙中，48h后取出层状材料，降低温度至4℃，通过防水密封胶对功能层的侧面进行密封处理，得到环保防腐的建筑陶瓷材料。

所述混和胶液的制备方法为：

将聚乙烯醇加入去离子水中，加热去离子水至96℃，搅拌使聚乙烯醇完全溶解后，向其中加入石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙，分散均匀得到混合胶液，其中石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙混合物占体系总重量的28％，聚乙烯醇占体系总重的14％，余量为去离子水，其中石墨粉、纳米氧化铝、纳米二氧化硅与纳米氧化钙混合物中各组分的重量百分比为石墨粉45％、纳米氧化铝15％、纳米二氧化硅20％、纳米氧化钙15％；

在烧结时，形成CaO-Al₂O₃-SiO₂的三维结构，并将结构层与功能层烧结粘合在一起。

所述结构层原料粒子由以下重量份原料加工制备而成：

碳化硅40重量份、聚乙烯醇2.5重量份、黏土14重量份、起泡剂4重量份、滑石3重量份与白云石12重量份，其中各物料的颗粒粒径为3-7μm；

所述结构层原料粒子的制备方法为：

S1、按照重量份取碳化硅、黏土、滑石、起泡剂与白云石混合后加入球磨机中球磨2h得到固体混合料；

S2、将上述步骤得到的固体混合料加入砂磨机中，再向其中加入起泡剂与聚乙烯醇，砂磨2h后得到混合浆料；

S3、将上一步骤得到的混合浆料通过喷雾造粒剂进行造粒，得到球形的二次聚集粒子；

S4、配制质量浓度为13％的浸渍液，其中溶质为氧化锰与硝酸盐，氧化锰与硝酸盐的质量比为1∶3，硝酸盐为硝酸铝、硝酸钙与硝酸镁中的一种，溶剂为去离子水与四氢呋喃的混合液，去离子水与四氢呋喃的体积比为3.5∶1；

S5、将步骤S3中得到的二次聚集粒子完全浸入浸渍液中，对浸渍液容器进行抽真空处理，将二次聚集粒子孔隙中的气体抽出，然后提升浸渍液容器中的压强至5Mpa，加速浸渍液进入二次聚集粒子的孔隙中，36h后取出二次聚集粒子，首先在负压条件下60℃烘干6h，然后提升烘干温度至90℃继续烘干至二次聚集粒子孔隙中的自由水完全排出；

S6、将上一步骤得到的二次聚集粒子在氮气气氛中，按照1℃/min的升温速率提升温度至180℃后保温焙烧25min，使硝酸盐分解，得到结构层原料粒子。

该步骤通过将各原料经球磨、磨砂混合后造粒，提升了各物料的混合效果，并且通过将氧化锰与硝酸盐以溶液的形式浸渍进入二次聚集粒子中，提升了氧化锰、氧化铜等与二次聚集粒子的结合效果与均匀性质，使烧结的陶瓷更加致密，从而降低流体在结构层内的流动能力并使其具有更好的力学性能；

所述功能层原料粒子由以下重量份原料加工制备而成：

碳化硅40重量份、聚乙烯醇2重量份、黏土15重量份、起泡剂13重量份、滑石4重量份与白云石6重量份，其中各物料的颗粒粒径为3-7μm；

功能层原料粒子的制备方法与结构层原料粒子的制备方法相同。

所述起泡剂为碳酸钙、氢氧化钙与硫酸铝中的一种或至少两种的均匀混合；

所述无机相变材料由以下重量份原料加工制备而成：

十水硫酸钠45重量份、羧甲基纤维素钠0.7重量份、去离子水8重量份、碳酸氢钠0.3重量份与硅微粉6重量份；

其中硅微粉能够起到良好的导热效果与作为晶核促进相变材料的冷却结晶，所述缓冲剂为碳酸氢钠，用于调节相变材料的粘度，防止相变材料在进入建筑陶瓷材料的孔隙过程中出现酸碱度剧烈变化，从而影响相变材料的粘度，

相变材料的具体制备方法为：

将缓冲剂加入去离子水中溶解后，再向其中加入十水硫酸钠、羧甲基纤维素钠与硅微粉，混合搅拌均匀后得到无机相变材料。

实施例2

功能层由于孔隙度较大，其强度会有所下降，在对强度要求不高的场所可以安全进行使用，但是在表面强度要求较高的场所使用时，功能层表面在受到冲击时，容易出现破裂，为了应对这种情况，可以对环保防腐的建筑陶瓷材料的结构作出如下改进：

一种环保防腐的建筑陶瓷材料，包括两层结构层1与夹在两层结构层1之间的功能层2，所述功能层2包括中心胚层21、与中心胚层的两个相对侧面贴合的封边胚层22，封边胚层22的厚度不小于中心胚层的厚度，所述结构层1与封边胚层22为同种材料，封边胚层22起到支撑作用，功能层2与结构层1的结合方法与实施例1中功能层2与结构层1的方法相同，且封边胚层与中心胚层之间也涂覆有混合胶液。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。