一种高性能陶瓷保温板的制备方法
阅读说明：本技术 一种高性能陶瓷保温板的制备方法 (Preparation method of high-performance ceramic insulation board ) 是由 陈莉 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能陶瓷保温板的制备方法,按照质量份数计,包括以下原料：改性陶瓷纤维20～30份、硅藻土25～35份、发泡剂3～8份、石英砂15～30份、抗裂纤维10～20份、焦粉12～18份、硼砂8～14份、柠檬酸10～16份、黏土10～15份、尿素5～10份。本发明中的高性能陶瓷保温板具有优异的保温性能、防水性能和吸音性能的特点,在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。(The invention discloses a preparation method of a high-performance ceramic insulation board, which comprises the following raw materials in parts by weight: 20-30 parts of modified ceramic fiber, 25-35 parts of diatomite, 3-8 parts of a foaming agent, 15-30 parts of quartz sand, 10-20 parts of anti-crack fiber, 12-18 parts of coke powder, 8-14 parts of borax, 10-16 parts of citric acid, 10-15 parts of clay and 5-10 parts of urea. The high-performance ceramic insulation board has the characteristics of excellent insulation performance, waterproof performance and sound absorption performance, and has wide prospects in the development of the building material technology industry.)
技术领域
本发明属于陶瓷保温材料技术领域，具体涉及一种高性能陶瓷保温板的制备方法。
背景技术
发泡陶瓷保温板是以陶土尾矿，陶瓷碎片，河道淤泥，掺假料等作为主要原料，采用先进的生产工艺和发泡技术经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。适用于建筑外墙保温，防火隔离带，建筑自保温冷热桥处理等。产品具有防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命。更重要的是材料防火等级为A1级，克服有机材料怕明火，易老化的致命弱点，填补了建筑无机保温材料的国内空白。发泡陶瓷具有三维空间网架结构的高气孔率的无机多孔陶瓷体，其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海发泡陶瓷。
发泡陶瓷保温板外墙外保温系统中的保温板是无机不燃材料，使用过程中无毒无害，在高温或火灾情况下也不会产生任何有毒气体，防火性能极佳。此外，发泡陶瓷保温板自身强度高，该外墙外保温系统拉拔强度平均达到0.2MPa，且抗冲击性能佳，系统安全、可靠，尤其适用于高层建筑粘贴面砖。由于整个保温系统基本均为无机材料，发泡陶瓷保温板自身不吸水，施工方法传统，易于工人掌握，质量易控制，这就从材料和施工质量两方面有效地防止了常见的外墙外保温系统开裂、空鼓、渗水、脱落、面砖脱落等通病。发泡陶瓷具有气孔率高、热传导率低、抗热震、耐高温、耐腐蚀、耐候、耐老化、不燃、吸音、隔声等性能，目前已应用到航空、电子、电力、环保、建筑等领域。用于建筑领域的高耐久性发泡陶瓷除具有上述优点外，还具有隔热、保温、质轻、强度高、可加工性好、与水泥制品粘结牢固等优点。发泡陶瓷板内部充满了密闭的气孔，因此具有轻质和不吸水的特点。密闭气孔内的空气则提供了良好的保温隔热性能。
一般而言，气孔的孔径大小与干密度、材料自身的抗压强度及抗拉强度成负相关，与粘结强度成正相关。发泡陶瓷板与传统的陶瓷建材一样，与各种水泥基的胶凝材料具有很好的相容性，不使用任何界面剂与水泥砂浆拉伸粘结强度即可达0.3MPa以上。发泡陶瓷外墙外保温系统可采用普通水泥砂浆粘贴，构造层包括基层、粘贴砂浆层、保温层、抹面层、饰面层。而传统的发泡陶瓷保温板在发泡时产生开孔结构，并且体系内部形成通孔概率较高，导致发泡陶瓷保温板吸水率较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能陶瓷保温板的制备方法，按照质量份数计，包括以下原料：改性陶瓷纤维20～30份、硅藻土25～35份、发泡剂3～8份、石英砂15～30份、抗裂纤维10～20份、焦粉12～18份、硼砂8～14份、柠檬酸10～16份、黏土10～15份、尿素5～10份。
进一步地，所述改性陶瓷纤维通过以下方法制备：
1)将硅酸铝陶瓷纤维加入到三氯化钛溶液中，在50～60℃下搅拌改性2～6h，过滤，将滤渣干燥2～4h于95～100℃下，冷却。
2)将步骤1)中得到的固体在550～600℃下热处理3～5h，加入质量浓度为15～20％的水玻璃溶液中搅拌2～5h，然后抽滤将固体物质放置在炉子中升温至800～900℃加热1.5～3h后以降温速率为1～1.5℃/min降至室温得到改性陶瓷纤维。
更进一步地，所述步骤1)中三氯化钛溶液的质量浓度为20～26％。
更进一步地，所述硅酸铝陶瓷纤维和三氯化钛溶液质量比为(2.5～3.6):(1～1.5)；所述步骤1)中得到的固体和水玻璃溶液的质量比为(2～3.2):(0.92～1.4)。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将上述原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素按照上述配比进行称量，然后将硅藻土进行干燥、将石英砂球磨，过200～300目网筛。
S2：将干燥、球磨后的硅藻土和改性陶瓷纤维、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素加入到搅拌机中搅拌混合，得到混合物，将混合物装入到模具中，进行煅烧、冷却出模后得到陶瓷保温板。
进一步地，所述步骤S2中搅拌混合的搅拌速率为1500～2000转/min，搅拌时间为30～50min。
进一步地，所述步骤2中煅烧是先在500～600℃下保温2～4h后以升温速率为2～4℃/min升温至900～1000℃，保温1～1.5h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，采用原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素制备出一种高性能的陶瓷保温板，具有优异的保温性能、防水性能和吸音性能的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种高性能陶瓷保温板的制备方法，按照质量份数计，包括以下原料：改性陶瓷纤维20份、硅藻土25份、发泡剂3份、石英砂15份、抗裂纤维10份、焦粉12份、硼砂8份、柠檬酸10份、黏土10份、尿素5份。
所述改性陶瓷纤维通过以下方法制备：
1)将硅酸铝陶瓷纤维加入到质量浓度为20％的三氯化钛溶液中，在50℃下搅拌改性2h，过滤，将滤渣干燥2h于95℃下，冷却。
2)将步骤1)中得到的固体在550℃下热处理3h，加入质量浓度为15％的水玻璃溶液中搅拌2h，然后抽滤将固体物质放置在炉子中升温至800℃加热1.5h后以降温速率为1℃/min降至室温得到改性陶瓷纤维；其中，硅酸铝陶瓷纤维和三氯化钛溶液质量比为2.5:1；所述步骤1)中得到的固体和水玻璃溶液的质量比为2:0.92。
具体包括以下步骤：
S1：将上述原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素按照上述配比进行称量，然后将硅藻土进行干燥、将石英砂球磨，过200目网筛。
S2：将干燥、球磨后的硅藻土和改性陶瓷纤维、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素加入到搅拌机中搅拌混合，混合的搅拌速率为1500转/min，搅拌时间为30min，得到混合物，将混合物装入到模具中，进行先在500℃下保温2h后以升温速率为2℃/min升温至900℃，煅烧保温1h、冷却出模后得到陶瓷保温板。
实施例2
一种高性能陶瓷保温板的制备方法，按照质量份数计，包括以下原料：改性陶瓷纤维30份、硅藻土35份、发泡剂8份、石英砂30份、抗裂纤维20份、焦粉18份、硼砂14份、柠檬酸16份、黏土15份、尿素10份。
所述改性陶瓷纤维通过以下方法制备：
1)将硅酸铝陶瓷纤维加入到质量浓度为26％的三氯化钛溶液中，在60℃下搅拌改性6h，过滤，将滤渣干燥4h于100℃下，冷却。
2)将步骤1)中得到的固体在600℃下热处理5h，加入质量浓度为20％的水玻璃溶液中搅拌5h，然后抽滤将固体物质放置在炉子中升温至900℃加热3h后以降温速率为1.5℃/min降至室温得到改性陶瓷纤维；其中，硅酸铝陶瓷纤维和三氯化钛溶液质量比为3.6:1.5；所述步骤1)中得到的固体和水玻璃溶液的质量比为3.2:1.4。
具体包括以下步骤：
S1：将上述原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素按照上述配比进行称量，然后将硅藻土进行干燥、将石英砂球磨，过200～300目网筛。
S2：将干燥、球磨后的硅藻土和改性陶瓷纤维、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素加入到搅拌机中搅拌混合，混合的搅拌速率为2000转/min，搅拌时间为50min，得到混合物，将混合物装入到模具中，进行先在600℃下保温4h后以升温速率为4℃/min升温至1000℃，煅烧保温1.5h、冷却出模后得到陶瓷保温板。
实施例3
一种高性能陶瓷保温板的制备方法，按照质量份数计，包括以下原料：改性陶瓷纤维25份、硅藻土30份、发泡剂5份、石英砂20份、抗裂纤维15份、焦粉14份、硼砂10份、柠檬酸12份、黏土12份、尿素7份。
所述改性陶瓷纤维通过以下方法制备：
1)将硅酸铝陶瓷纤维加入到质量浓度为22％的三氯化钛溶液中，在55℃下搅拌改性4h，过滤，将滤渣干燥3h于97℃下，冷却。
2)将步骤1)中得到的固体在560℃下热处理4h，加入质量浓度为17％的水玻璃溶液中搅拌3h，然后抽滤将固体物质放置在炉子中升温至850℃加热2h后以降温速率为1.2℃/min降至室温得到改性陶瓷纤维；其中，硅酸铝陶瓷纤维和三氯化钛溶液质量比为2.9:1.2；所述步骤1)中得到的固体和水玻璃溶液的质量比为2.6:1.15。
具体包括以下步骤：
S1：将上述原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素按照上述配比进行称量，然后将硅藻土进行干燥、将石英砂球磨，过250目网筛。
S2：将干燥、球磨后的硅藻土和改性陶瓷纤维、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素加入到搅拌机中搅拌混合，混合的搅拌速率为1800转/min，搅拌时间为40min，得到混合物，将混合物装入到模具中，进行先在550℃下保温3h后以升温速率为3℃/min升温至950℃，煅烧保温1.2h、冷却出模后得到陶瓷保温板。
实施例4
一种高性能陶瓷保温板的制备方法，按照质量份数计，包括以下原料：改性陶瓷纤维28份、硅藻土22份、发泡剂7份、石英砂26份、抗裂纤维18份、焦粉16份、硼砂12份、柠檬酸15份、黏土14份、尿素9份。
所述改性陶瓷纤维通过以下方法制备：
1)将硅酸铝陶瓷纤维加入到质量浓度为25％的三氯化钛溶液中，在58℃下搅拌改性5h，过滤，将滤渣干燥3.5h于99℃下，冷却。
2)将步骤1)中得到的固体在580℃下热处理4.5h，加入质量浓度为18％的水玻璃溶液中搅拌4h，然后抽滤将固体物质放置在炉子中升温至880℃加热2.5h后以降温速率为1.4℃/min降至室温得到改性陶瓷纤维；其中，硅酸铝陶瓷纤维和三氯化钛溶液质量比为3.4:1.4；所述步骤1)中得到的固体和水玻璃溶液的质量比为3.1:1.3。
具体包括以下步骤：
S1：将上述原料改性陶瓷纤维、硅藻土、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素按照上述配比进行称量，然后将硅藻土进行干燥、将石英砂球磨，过260目网筛。
S2：将干燥、球磨后的硅藻土和改性陶瓷纤维、发泡剂、石英砂、抗裂纤维、焦粉、硼砂、柠檬酸、黏土、尿素加入到搅拌机中搅拌混合，混合的搅拌速率为1900转/min，搅拌时间为45min，得到混合物，将混合物装入到模具中，进行先在580℃下保温2～4h后以升温速率为3.5℃/min升温至980℃，煅烧保温1.4h、冷却出模后得到陶瓷保温板。
性能测试：将实施例1～4制备的陶瓷保温板采用CD-DR3030型导热系数测定仪测试试件导热系数；对实施例1～4制备的陶瓷保温板检测试样的吸水率；将实施例1～4制备的陶瓷保温板按照标准GB/T20247检测试件在500Hz下吸音率，其测试结果如表1所示，
表1.测试结果：
从表1中可以看出，本发明实施例1～4制备的陶瓷保温板具有优异的保温性能、防水性能和吸音性能的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。