一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，包括基底陶瓷组合物和发泡组合物，两者的重量比为0.95：0.05

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑装饰陶瓷材料
，主要涉及一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]建筑幕墙通常是指由面板与支承结构体系(支承装置与支承结构)组成，不承担主体结构所受荷载与作用的建筑外围护系统，主要应用于城市高层建筑、公共建筑物、建筑综合体等。建筑幕墙的板材材料包括玻璃、陶板、瓷板、石材、金属板以及无机混凝土再造挂板等，在当前幕墙行业的产品结构中，石材和玻璃幕墙占了60％以上的市场份额。但由于石材幕墙日益短缺，自重大、质地不均匀以及内含裂纹等因素导致有安全隐患等问题；玻璃幕墙自爆问题频出、光污染严重、造价越来越高等问题，急需用质优价廉的新产品来替代。
[0003]在建筑陶瓷生产过程中，企业需要兼顾对陶瓷固废的处理，在国家日益提倡绿色、环保的今天，开发出能消耗固废的高附加值的产品，有利于实现企业的社会价值。陶瓷抛光废渣是在陶瓷地板砖制备工序中的抛光工序中研磨出来的废弃物，这种陶瓷抛光渣经过高温烧结，在自然环境中无法自行降解。同时由于地板砖产量大，故其排放量大。抛光渣粉末颗粒极微细，堆积密度小，极易在空气中大面积飘散，对大气造成严重污染，影响区域内的PM10和PM2.5指标。同时，人体吸入这种陶瓷抛光废渣，则容易引起尘肺病，吸附在植物叶表，则堵塞气孔，严重影响植物生长。同时随着时间推移，该废弃物可以缓慢的渗入地下，对区域内的地下水系统环境也造成了严重危害，故必须对其进行无害化处理。
[0004]目前建筑领域对轻质陶瓷的配方的设计是利用不同的原料比例，通过发泡剂(碳化硅或陶瓷抛光渣)高温发泡获得轻质陶瓷产品，建陶企业为了兼顾陶瓷固废的处理和降低成本，一般选用陶瓷抛光渣作为发泡剂，直接将抛光渣作为发泡剂进行配方设计，由于抛光渣发泡不可控，在设计配方过程中设计难度大且产品各项性能很难兼顾。CN201210403374.9公开了一种发泡陶瓷保温板及其制备方法。包括发泡陶瓷基板，所述发泡陶瓷基板是通过以重量份计的陶瓷砖抛光渣40-75份、长石10-40份、煅烧滑石3-6份、红土4-10份、萤石0-2份、锂长石1-2份、碳化硅1-3份、稳定剂2-4.5份经均化、球磨、干燥、装窑、烧成以及切割加工步骤制备而成。上述专利技术的发泡陶瓷基板配方设计，在实际生产过程中，发泡质量不好控制，各项性能较难兼顾。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，将轻质陶瓷的配方设计分成两个体系，发泡体系和基底陶瓷体系，发泡体系作用是调整轻质陶瓷密度，主要利用了抛光渣高温发泡特性，但相较于抛光渣的发泡不可控，设计的发泡体系能够均匀发泡，且发泡温度可调控，基底陶瓷体系承担轻质陶瓷的力学性能，通过两个体系比例的合理调控，即可得到轻质高强陶瓷配方，简化了轻质陶瓷配方设计、拓宽了原料选择范围。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，由基底陶瓷组合物和发泡组合物制备而成；所述基底陶瓷组合物和发泡组合物的重量比为0.95：0.05-0.80：0.20；
[0008]所述基底陶瓷组合物包括如下按重量份数计组分：
[0009]粘土25-35份
[0010]铝矾土5-15份
[0011]滑石1-5份
[0012]钾钠长石水磨料15-40份
[0013]环保泥5-30份
[0014]所述发泡组合物包括如下按重量份数计组分：
[0015]抛光渣50-80份
[0016]硅砂15-35份
[0017]环保泥5-20份。
[0018]本专利技术专利技术人在长期对轻质高强陶瓷的配方实验研究中，意外发现将轻质高强陶瓷的配方设计分成两个体系，发泡体系和基底陶瓷体系，更易于调控发泡效果。发泡体系是通过高温阶段微发泡来设计轻质高强陶瓷容重的体系，能够均匀发泡，且发泡温度可调控。基底陶瓷体系是承载轻质陶瓷高温塑性形变的陶瓷体系，承担轻质陶瓷的力学性能。发泡体系主要是由抛光渣、环保泥和硅砂组成，发泡体系的配方可以均匀发泡且具有与基底陶瓷体系匹配的烧制温度。通过两个体系比例的合理调控，即可得到轻质高强陶瓷配方，简化了轻质陶瓷配方设计、拓宽了配方原料选择范围。
[0019]具体地，在本专利技术中，抛光渣是微发泡的主要来源，发泡体系通过调整环保泥和硅砂的比例来确保体系发泡均匀性，设计发泡体系烧制温度，具体是硅砂主要成分是二氧化硅，硅、铝占组分的95％以上，抛光渣和环保泥组成中包括钾钠钙镁等助熔成分，且两者助熔成分占比、钾钠钙镁比例不同，通过调整原料的比例，改变硅、铝组分占比以及硅铝两组分的比例来调控烧制温度，通过调整助熔成分的比例调整发泡体系高温液相粘度，确保液相粘度与产生气体的速率匹配，从而确保发泡均匀性。发泡体系与基底陶瓷匹配的烧制温度，是指发泡体系烧制温度比基底陶瓷体系烧制温度高5-10℃，这样两者能够很好的相互结合。基底陶瓷体系主要是由粘土、铝矾土、滑石、钾钠长石水磨料、环保泥组成。对基体陶瓷体系的要求主要是力学性能和高温抗变形能力，轻质高强陶瓷的力学性能主要依赖于基底陶瓷力学性能，为满足设计产品抗折强度要求，基底陶瓷抗折强度应大于50MPa；轻质高强陶瓷的高温微发泡过程相较于传统陶瓷会产生更多的液相量，基底陶瓷高温抗变形能力应保证基底陶瓷和轻质高强陶瓷相同烧制条件下，高温塑性形变量相当。基于此，基底陶瓷配方选用粘土、铝矾土、滑石、钾钠长石水磨料、环保泥，并调整组分配比获得。
[0020]在本专利技术中，优选地，所述基底陶瓷组合物和发泡组合物的重量比为0.90：0.10-0.85：0.15。上述基底陶瓷体系与发泡体系的重量比设置，可形成互补配合，烧制温度匹配性好，发泡均匀。
[0021]在本专利技术中，优选地，所述基底陶瓷组合物包括如下按重量份数计组分：
[0022]粘土30份
[0023]铝矾土10份
[0024]滑石3份
[0025]钾钠长石水磨料25份
[0026]环保泥20份
[0027]所述发泡组合物包括如下按重量份数计组分：
[0028]抛光渣70份
[0029]硅砂25份
[0030]环保泥15份。
[0031]专利技术人经过大量的实验总结，发现在上述组分配比下获得的轻质高强陶瓷性能较优。
[0032]在本专利技术中，优选地，所述轻质高强陶瓷还包括增韧剂，所述增韧剂为纳米二氧化锆。纳米氧化锆ZrO2增韧机理有如下三种理论：第一种是“细化理论”，认为纳米级氧化锆的引入能抑制基体晶粒的异常长大，使基体结构均匀细化，从而提高纳米陶瓷复合材料强度韧性。第二种“穿晶理论”，认为纳米复合材料中，基体颗粒以纳米颗粒为核发生致密化而将纳米颗粒包裹在基体晶粒内部形成“晶内型”结构。这样便能减弱主晶界的作用，诱发穿晶断裂，使材料断裂时产生穿晶断裂而不是沿晶断裂，从而提高纳米陶瓷复合材料强度和韧性。第三种是“针孔”理论，认为存在于基体晶界的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，其特征在于，包括基底陶瓷组合物和发泡组合物制备而成；所述基底陶瓷组合物和发泡组合物的重量比为0.95：0.05-0.80：0.20；所述基底陶瓷组合物包括如下按重量份数计组分：粘土25-35份铝矾土5-15份滑石1-5份钾钠长石水磨料15-40份环保泥5-30份所述发泡组合物包括如下按重量份数计组分：抛光渣50-80份硅砂15-35份环保泥5-20份。2.根据权利要求1所述用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，其特征在于，所述基底陶瓷组合物和发泡组合物的重量比为0.90：0.10-0.85：0.15。3.根据权利要求1所述用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，其特征在于，所述基底陶瓷组合物包括如下按重量份数计组分：粘土30份铝矾土10份滑石3份钾钠长石水磨料25份环保泥20份所述发泡组合物包括如下按重量份数计组分：抛光渣70份硅砂25份环保泥15份。4.根据权利要求1所述用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷，其特征在于，所述轻质高强陶瓷还包括增韧剂，所述增韧剂为纳米二氧化锆。5.权利要求1-4任一所述用于建筑幕墙的轻质高强陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.配制基底陶瓷体系和发泡体系，并将两者按比例混合均匀，加入分散剂后湿法球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚婕，陈然，马杰，刘世明，黄佳奇，简润桐，叶德林，
申请(专利权)人：广东新明珠陶瓷集团有限公司佛山市三水冠珠陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：