一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以低品位钾长石为主要原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料及其制备方法；所述的复合材料包括多孔保温陶瓷基体和微晶面层，基体以低品位钾长石为主要原料，面层主要材料包括珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，采用二次布料，一次高温发泡法制备，发泡剂为碳化硅。基体层导热系数为0.060~0.097 W/(m•K)，具有保温隔热功能，面层具有装饰效果。本发明专利技术成本低廉，节能环保；微晶面层极大程度地提高了复合材料的力学性能，同时能够有效地抑制发泡过程中气泡的融合溢出，改善发泡效果，降低发泡剂用量；复合材料一次高温发泡烧成，工艺简单，制备成本低；用于建筑领域可实现保温隔热和装饰一体化。

A microcrystalline porous thermal insulation ceramic composite with low-grade K-feldspar as raw material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑保温装饰材料
，具体涉及一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料及其制备方法。
技术介绍
推广和使用建筑保温隔热材料，能够减少建筑室内外的热量交换，可有效地降低建筑使用过程的能源消耗，是实现建筑节能的有效手段。建筑保温材料种类很多，总体可分为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料，多孔保温陶瓷即属于无机保温材料的一种。多孔保温陶瓷内部有丰富的气孔结构，导热系数较低；其制备过程经过高温烧制，耐火、耐久性和耐候性能优异；其制备原料多以工业固体废弃物，尤其是以矿山尾矿和废矿为主，可实现矿产资源的综合利用。因此，多孔保温陶瓷材料日益受到人们的关注。高温发泡法是制备多孔陶瓷最常用的方法之一，具有工艺简单、发泡效果好等优点。中国专利CN106747307A提供了一种保温陶瓷装饰复合板及其制备方法。该保温陶瓷装饰复合板包括发泡陶瓷底层和增韧陶瓷面层组成，底层以铝土矿提取废弃物赤泥和黄河泥沙为主要原料，面层以珍珠岩微粉、硅灰石、膨润土等为主要原料，制备方法采用高温发泡法，发泡剂为碳化硅。中国专利CN108840568A提供了一种轻质保温陶瓷装饰板及其制备方法。该轻质保温陶瓷装饰板包括基体和金属釉面层，基体的主要原料为珍珠岩微粉和膨胀珍珠岩微粉，金属釉面层主要由珍珠岩尾灰、低温熔块粉、铝银粉、羧甲基纤维素钠等组成，制备方法采用二次烧制。中国专利CN107651966A公开了一种装饰性轻质保温陶瓷砖及其制备方法。该装饰性轻质保温陶瓷砖自下而上包括复合坯体层、底釉层、花釉装饰层和抛釉层。复合坯体层以普通陶瓷坯料，制备方法为先制备复合坯体层，150~180℃干燥后二次施釉，1180~1230℃烧制。中国专利CN105985020A公开了一种泡沫微晶玻璃及泡沫玻璃的制备方法。该专利以炼钢热炉渣为主要原料，先制备泡沫玻璃，再将泡沫玻璃进行热处理得到泡沫微晶玻璃。该专利技术的优点是直接利用热炉渣的显热，节约能耗。专利技术专利CN104150964A公开了一种微晶玻璃陶瓷复合板的制造方法及产品，技术专利CN203976648U公开了一种微晶玻璃陶瓷复合板。他们均是将微晶玻璃复合在陶瓷砖表面。类似上述专利很多，共同特点是以不同原料通过高、低温发泡法制得发泡陶瓷或带有釉面装饰层的复合材料，用于建筑保温隔热装饰；或者将微晶玻璃复合在陶瓷砖表面，用于建筑装饰。发泡陶瓷保温隔热、耐火、耐久耐候性好，但力学性能普遍偏低，单独作保温材料，外面还需要二次施加装饰层；釉层具有丰富的装饰效果，与发泡陶瓷复合是个不错的选择，但现有与发泡陶瓷复合的釉面表面强度和硬度普遍较低，受到外力时很容易损坏。微晶玻璃材料具有较高的硬度和抗折强度，同时还具有装饰效果，因此，采用微晶面与发泡陶瓷复合，可同时改善发泡陶瓷基体和装饰面层的性能，满足保温隔热和装饰一体化的要求，是一个亟需研究的问题。
技术实现思路
为了实现非金属矿物的高效利用，有效解决矿物尾矿堆放带来的环境污染的问题，本专利技术提供了一种以低品位钾长石为主要原料，采用高温发泡工艺制备具有微晶装饰面的多孔保温陶瓷复合材料。本专利技术的目的是这样实现的：一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料，复合材料包括基体和面层两部分，所述的基体以低品位钾长石为原料，碳化硅粉末为发泡剂，通过高温发泡法制备多孔保温陶瓷；面层的主要原料包括珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，通过高温烧结制备，其基层和面层一次烧结成型；所述的一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1）、多孔陶瓷基体原料的准备：称取设定质量的低品位钾长石原料，添加设定质量的碳化硅粉末，球磨均匀；步骤2）、微晶玻璃面层原料的制备：称取设定质量的珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，高温熔融并水淬制成玻璃颗粒，然后在去离子水中球磨粉碎，烘干得到玻璃粉体；步骤3）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料坯体的制备：将步骤1）和步骤2）中得到的原料粉体分别加水润湿，搅拌均匀；先将润湿后的基体料装入模具，预压至设定深度，再装入润湿后的面层原料；在设定压力下模压成型，脱模，干燥，得到坯体；步骤4）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料的烧制：将步骤3）中制得的坯体放入程序升温炉中按设定温度制度进行烧结，随炉降温；步骤5）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料的后处理：将步骤4）所得样品切割后，在抛磨机上进行抛光处理，即得到以低品位钾长石为主要原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料。所述的步骤1）中所用低品位钾长石原料粉体中K2O含量约为9%，钾长石原料粉体粒径在1~15μm左右，SiC纯度≥98.5%，SiC的添加量为0.6~1.2wt.%；所述的步骤2）中珍珠岩用量为35~55wt.%，氧化铝用量为25.08~28.13wt.%、氧化镁用量为15.77~16.29wt.%，二氧化硅用量为7.31~22.58wt.%；所述的步骤3）中复合材料坯体的制备时，基体和面层原料需要加水润湿，先将基体原料装入模具，向下预压3mm，再装入面层原料，最后模压成型，成型压力10~15MPa；所述的步骤4）中烧结温度制度为以5~25℃/min的升温速率升温至300℃，并在此温度下保温30min，然后以5~25℃/min的升温速率升温至1190~1270℃，并在此温度下保温20~60min，然后停止加热，随炉冷却至室温；所制备的微晶面多孔保温陶瓷复合材料为一次烧制成型，表层为微晶玻璃面层，基体为多孔保温陶瓷层。积极有益效果：本专利技术以低品位钾长石为主要原料，烧制温度低，成本低廉，为钾长石尾矿综合利用提供了一种解决途径；复合材料面层为微晶玻璃，具有较高的硬度和抗折强度，在改善和保护基体层的同时还具有装饰效果。本专利技术采用高温发泡法，仅添加碳化硅发泡剂，一次性烧制制备多孔保温隔热陶瓷，制备工艺流程简单，周期短，设备简单，能有效降低生产成本；微晶玻璃面层极大程度提高了材料的力学性能，同时能有效抑制发泡过程中气泡的融合溢出，改善发泡效果，降低了发泡剂的用量。本专利技术提供的微晶面多孔保温陶瓷复合材料既有保温隔热功能，又有装饰效果，可用于建筑保温隔热装饰，满足保温隔热和装饰一体化的要求。附图说明图1为本专利技术中所用低品位钾长石原料粉体粒径图；图2为本专利技术制备的微晶面多孔保温陶瓷照片。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对本专利技术做进一步的说明：实施例1制备微晶面多孔保温陶瓷复合材料：将200g低品位钾长石尾矿粉和1.6g碳化硅粉放入球磨机中，球磨30min；称取35g珍珠岩，28.13g氧化铝、16.29g氧化镁，22.58g二氧化硅，高温熔融并水淬成玻璃颗粒，然后将其在去离子水中球磨粉碎，烘干后得到玻璃粉体；在得到的两种粉体中分别加入13wt.%的水润湿，搅拌均匀；将润湿后的基体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料，其特征在于：复合材料包括基体和面层两部分，所述的基体以低品位钾长石为原料，添加碳化硅粉末发泡剂，通过高温发泡法制备多孔保温陶瓷；面层的主要原料包括珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，通过高温烧结制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料，其特征在于：复合材料包括基体和面层两部分，所述的基体以低品位钾长石为原料，添加碳化硅粉末发泡剂，通过高温发泡法制备多孔保温陶瓷；面层的主要原料包括珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，通过高温烧结制备。


2.如权利要求1所述的一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）、多孔陶瓷基体原料的准备：称取设定质量的低品位钾长石原料，添加设定质量的碳化硅粉末，球磨均匀；
步骤2）、微晶玻璃面层原料的制备：称取设定质量的珍珠岩、氧化铝、氧化镁和二氧化硅，高温熔融，水淬成玻璃体颗粒，然后在去离子水中球磨，烘干，得到玻璃粉体；
步骤3）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料坯体的制备：将步骤1）和步骤2）中得到的原料粉体分别加水润湿，搅拌均匀；先将润湿后的基体料装入模具，预压至设定深度，再装入润湿后的面层原料；在设定压力下模压成型，脱模，干燥，得到坯体；
步骤4）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料的烧制：将步骤3）制得的坯体放入程序升温炉中按设定温度制度进行烧结，随炉降温；
步骤5）、微晶面多孔保温陶瓷复合材料的后处理：将步骤4）中的样品切割后，在抛磨机上进行抛光处理，即得到以低品位钾长石为主要原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料。


3.根据权利要求2所述的一种以低品位钾长石为原料的微晶面多孔保温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，王琦琦，刘作冬，于永生，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41