一种高致孔率的薄型微孔复合陶板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高致孔率的复合陶板，由基体层、过渡层及纳米金属颗粒表层构成，所述过渡层为表面层与基体层的结合层，用于形成微泡材料与金属颗粒表层之间的过渡平面，所述基体层结构中含有大小气孔相间的组合闭气孔。上表面附着固化金属涂层，具有抗菌抑菌和有机污染物的光催化降解性能。本发明专利技术所述陶板采用二次发泡烧制而成，包括低温预发泡阶段和中高温发泡阶段；其中预发泡由颗粒型有机发泡剂完成，中高温发泡由复合型无机发泡剂完成。所制得复合陶板闭气孔率高、导热系数低、体积密度低，制备方法可有效降低烧制温度和减少烧制时间。

【技术实现步骤摘要】
一种高致孔率的薄型微孔复合陶板及其制备方法
本专利技术涉及发泡复合陶瓷板领域，具体涉及一种大小孔相间的高孔率薄型发泡复合陶瓷板及其制备工艺。
技术介绍
发泡陶瓷是由粘土、石英以及其他无机原料混合发泡剂，经研磨制粉、成型、烧结等工艺生产的固相与气相混合的蜂窝状陶瓷材料。由于其特有的隔热、保温、隔声、防火、防潮、轻质等性能，而被广泛应用于建筑领域及隔热保温领域。目前已经逐渐开发出多种建筑外墙外保温及屋面隔热用高温发泡陶瓷保温板，但目前的产品仍然存在着隔热保温效果差，吸水率高，缺乏装饰性无法直接代替瓷砖等许多不足之处。现有的发泡陶瓷制备工艺中也存在诸多缺陷，例如烧制温度高、成孔率低以及高温烧结带来内部孔隙的连通性等弊端，而连通孔洞容易导致吸水率增加、冻融循环等问题，进而降低使用寿命和耐冷热冲击性能。例如CN104744070A公开了以粉煤灰为主要原料，辅助以除尘灰、膨润土、电厂炉渣和发泡剂等，在1150～1200℃下制得发泡陶瓷保温版，但是存在产品吸水率高、成孔率不足的缺陷。现有技术中，存在一系列发泡陶瓷及其制备工艺的研究，列举如下。CN110590332公开了一种环保型保温装饰发泡陶瓷板，其通过将原料以石材废料50％～65％、珍珠岩废料10％～16％、沸石废料10％～18％、磷矿渣1％～3％、陶土废料5％～10％、发泡剂0.1％～0.5％、氧化铁1％～3％、助磨剂0.2％～1％、陶瓷坯体增强剂0.3％～0.5％的质量占比混合粉磨后依次经干压成型、烘干后经1110℃下烧制80～100min后自然冷却后制得。CN107459338公开了一种废弃陶瓷基建筑外墙用保温发泡材料的制备方法。其技术方案是：先以65～80wt％的废弃陶瓷粉、5～15wt％的铝酸盐水泥、5～15wt％的粘土和5～15wt％的赤泥为原料，加入所述原料0.1～0.3wt％的减水剂和150～400wt％的水，球磨4～6h，得到发泡料浆；再按所述发泡料浆∶十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(2500～3500)∶1配料，搅拌2～5min，浇注成型，自然干燥24h，再于80～150℃条件下干燥12～24h；然后在900～1100℃的条件下保温2～5h，即得。CN105036700公开了一种多色中空陶板的制备工艺，其由重量比为1：2：1的配料一、配料二、配料三制备而成；所制得的中空陶板，颜色丰富，色彩鲜艳。CN110372411A公开了蜂窝结构轻质高强陶瓷板制备，将各种原料按重量百分比加入球磨机：透辉石4～15％、陶瓷废料、大理石矿废料、金矿废料15～65％、溶剂原料20～60％、可塑性粘土类10～45％、高岭土类15～30％及成孔剂、解胶剂和水，水按总原料重量的50～60％加入，解胶剂按原料总重量的0.6～1％加入将球磨后泥浆细度达到0.1～0.5％时，该蜂窝结构高强度陶瓷板，采用数码全真临摹天然石材纹理，陶瓷板采用3D喷墨技术、更加立体细腻，通过压滤机将原料中混入的有害的可溶性盐类滤去，从而改善料浆的稳定性，使烧成的陶瓷质量更高。CN108238811公开了一种泡沫陶瓷板材的制备方法，包括以下步骤：1)按照重量百分比将90-95％的工业固废原料、5-10％的发泡材料投入喂料机中混合均匀，工业固废原料为陶瓷废渣、废弃陶瓷、矿山尾矿、废弃玻璃中的一种或几种；发泡材料为含有结晶水的原生矿物或结晶化合物；2)将混合物置入球磨机中球粉碎过筛网；3)将粉末颗粒过筛分设备后置入泥浆池中加水搅拌并浸泡陈化；4)在喷雾干燥塔喷雾干燥后储存在粉料仓；5)粉粒经中转料筒干铺后进行隧道式干燥，接着在隧道烧成窑煅烧成型；6)自然冷却并经过拣选、切割、烘干后得到成品。尽管现有技术公开了一系列泡沫陶瓷板材的制备方法，但是存在如下的一种或多种缺陷：1)产品发泡程度较低，且存在很大部分的连通孔，使得产品导热系数较高，保温隔热效果较差；2)原料及品质缺乏工业标准控制：现有技术中通常以各种因地制宜的尾矿料和工厂陶瓷废料为主材，尽管可以降低成本，但是也使得产品随着原料品质的变化导致其性能差异较大，无法得到各项性能稳定的产品，导致其工业适用性差；3)包含发泡材料的复合陶板研究较少，现有的复合工艺通常将发泡陶瓷其中一面涂抹粘接剂，将装饰材料层粘贴从而得到复合板；或者将发泡材料直接铺在瓷砖等成型材料表面进行简单的贴合粘接或直接简单烧制从而得到复合板。显然，现有的这种复合工艺粘结层贴合不严，粘结力度不够，容易老化，导致产品使用寿命短且存在建筑安全风险；4)现有的发泡陶瓷板通常缺乏光滑表面，用于墙体施工时往往还需要在陶板上贴合瓷砖或涂料磨平。而且大多数发泡陶板表面粗糙，美观度差，而且厚度较厚(甚至大于10cm)，通常仅用作中间的保温板，不能直接用于室内或室外的墙面装饰；5)现有技术中少数的表面光滑的复合板，尽管可以直接用于墙面装饰，但是除了层间结合强度差，表面通常不具备抗菌等功能，需采用抗菌涂层，然而涂层耐久性较差，需经常涂布才能保证性能。6)最后，现有的发泡陶瓷制备工艺中，烧成温度都在1200℃以上，能耗较大。显然，烧成温度越高，烧成时间越长，能耗越高。若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10％以上。因此，需要开发新的复合陶板及其制备工艺以克服上述缺陷。
技术实现思路
为克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术对于发泡陶瓷板的制备主要解决如下的技术问题；1)提供气孔率高、常温导热系数较低、体积密度低且耐压强度满足建筑要求的发泡陶板材料；2)提高复合陶板的复合层之间的结合力；3)在保证性能的基础上，有效降低产品的烧制温度和减少烧制时间。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种一体成型的高致孔率薄型复合陶板及其制备方法。具体地，第一个方面，本专利技术提供一种高致孔率的复合陶板，由一体烧结成型的发泡基体层、致密过渡层及包括二氧化钛纳米金属颗粒的表层构成。所述过渡层为表面层与基体层的结合层，用于形成微泡材料与金属颗粒表层之间的致密型平面。所述发泡基体层中含有复合发泡剂所致的大小孔相间的组合闭气孔。所述表层为具有抗菌及光催化性能的表面，其中附着固化金属涂层；所述陶板贴于墙面后无需进一步对表面进行抗菌涂层处理，即可具有抗菌抑菌和有机污染物的光催化降解性能。本专利技术所述陶板采用二次发泡烧制而成，包括低温预发泡阶段和中高温发泡阶段；其中预发泡由颗粒型有机发泡剂完成，中高温发泡由复合型无机发泡剂完成。其中，本专利技术所述复合陶板中基体层由以下的原料制备得到：陶土、高岭土，钾钠长石，膨胀珍珠岩，石英砂，透辉石，膨润土，萤石粉，复合发泡剂，固泡剂，以及助剂；所述助剂为增韧剂以及分散剂。其中，复合发泡剂由无机发泡剂及有机发泡剂组成。其中，有机发泡剂选自不溶于水且发气量不低于100ml/g的有机高效致孔剂，优选发气量不低于150ml/g。优选地，所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺粉料，控制粉料粒度为10微米以下，优选颗粒粒度细于1600目的那些，更优选细于2000目的那些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高致孔率的微孔复合陶板，其特征在于，由一体烧结成型的发泡基体层、致密过渡层及包括二氧化钛纳米金属颗粒的表层构成，所述发泡基体层中含有复合发泡剂所致的大小孔相间的组合闭气孔；其中，基体层由以下主原料制备得到：陶土，高岭土，钾钠长石，膨胀珍珠岩，石英砂，透辉石，膨润土，萤石粉，复合发泡剂，固泡剂，以及助剂；其中，所述复合发泡剂由无机发泡剂及有机发泡剂组成，所述无机发泡剂由碳化硅和至少一种金属碳酸盐组成，所述有机发泡剂选自不溶于水且发气量不低于100mL/g的有机致孔剂颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种高致孔率的微孔复合陶板，其特征在于，由一体烧结成型的发泡基体层、致密过渡层及包括二氧化钛纳米金属颗粒的表层构成，所述发泡基体层中含有复合发泡剂所致的大小孔相间的组合闭气孔；其中，基体层由以下主原料制备得到：陶土，高岭土，钾钠长石，膨胀珍珠岩，石英砂，透辉石，膨润土，萤石粉，复合发泡剂，固泡剂，以及助剂；其中，所述复合发泡剂由无机发泡剂及有机发泡剂组成，所述无机发泡剂由碳化硅和至少一种金属碳酸盐组成，所述有机发泡剂选自不溶于水且发气量不低于100mL/g的有机致孔剂颗粒。


2.根据权利要求1所述的复合陶板，其特征在于，所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺颗粒，无机发泡剂中的金属碳酸盐选自碳酸镁、碳酸锂；优选地，有机发泡剂粒度不低于1600目，无机发泡剂粒度不低于600目。


3.一种高致孔率的微孔复合陶板的制备方法，所述方法包括低温预发泡阶段和中高温发泡阶段；其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：制备基体层陶板坯并进行低温预发泡处理：
S1-1：将比例量的陶土、高岭土、钾钠长石、膨胀珍珠岩粉、透辉石、石英砂、膨润土、萤石粉以及固泡剂各原料粉末组分混合均匀，研磨处理后得到混合原料粉，过筛，加入玻纤增韧剂及无机发泡剂组分，混合均匀得到基体陶坯原料粉末；将分散剂以及有机发泡剂偶氮二甲酰胺颗粒加入水中形成均匀的悬浮液，得到溶剂物料；
S1-2：将基体陶坯原料粉末与溶剂物料混合，得到基体陶坯浆料；浆料通过喷雾干燥制粒得到60-120目的坯体粉料颗粒，经干燥、陈腐处理后干压成型，得到基体陶坯坯体，烘干干燥；
S1-3：将干燥处理的坯体送入热处理窑中进行梯度升温，于190-230℃温度区间进行预发泡处理，得到预发泡处理的基体陶坯；
步骤(2)：复合过渡层并进行高温蒸汽处理：
S2-1：将与上述基体陶坯制备原料中相同比例量的陶土、高岭土、钾钠长石、膨胀珍珠岩粉、透辉石、石英砂、膨润土、萤石粉原料粉末组分混合均匀，研磨过筛后加入增韧助剂，得到过渡层原料粉末；将分散剂加入到适量水中，得到溶剂物料，将过渡层原料粉末与溶剂物料搅拌混合均匀得到过渡层浆料，陈腐处理后备用；
S2-2：将过渡层浆料均匀涂覆在上述预发泡处理后的基体陶坯的一个表面，在50-60℃下静置使过渡层浆料干燥、固化，从而形成平整的过渡层；再用120-150℃的高温蒸汽进行蒸汽处理，促使过渡层与陶坯结合面进一步渗透结合，取出坯体烘干干燥，得到含有过渡层表面的陶坯坯体；
步骤(3)：涂覆表面层并烧结成型：
S3-1：将聚甲基丙烯酸铵分散剂加入水中制成分散液，然后依次将10-50nm的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭幸华，吴进艺，张谋森，
申请(专利权)人：福建省乐普陶板制造有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35