[发明专利]一种仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料的制备方法，属于绝热材料技术领域。本发明通过将陶瓷浆料喷洒入具有温度梯度的模具中，使浆料均匀铺展并定向凝固，在定向凝固过程中，陶瓷浆料中的冰晶从冷端开始定向生长，陶瓷颗粒被不断生长的冰晶前沿排挤至冰晶晶界处，大量陶瓷颗粒沿晶界排布，最终形成冰晶层和陶瓷颗粒堆积层的交替排列，再将凝固体放置于低温低压环境中，使去离子水冰晶升华，形成层状互通的孔道，再由复合硅酸钙浆料堆积填补，形成硬相和软相交替排列形成了纳米级砖‑泥复合结构，因此不仅具有较高的强度，而且还显示出惊人的断裂韧性以及良好的耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料的制备方法，属于绝热材料技术领域。

背景技术

硅酸钙绝热材料作为一种高档的保温隔热材料，在化工、电力、矿业、冶金、石油、窑业、建筑等部门得到广泛应用。经过多年来许多国内外学者的深入研究和探索，其性能和应用范围都已得到很大的发展。

硅酸钙绝热材料具有低密度，小的导热系数，较高的抗压和抗折强度，且具有易于施工、损耗较少、可循环利用等优点。现阶段普遍应用的硅酸钙绝热材料分为两类：一类是最高使用温度为650℃的托贝莫莱石晶型的绝热材料；另一类是最高使用温度达1000℃的硬硅钙石晶型的绝热材料。目前前者大量用于石化工业，而后者则主要用于建材、冶金和化工等高温产业。

我国从上世纪开始发展硅酸钙绝热材料。上世纪八十年代以生产主要物相为托贝莫来石型硅酸钙绝热材料为主，并应用于工厂的热管道保温，还有少量应用于窖炉外保温隔热层。上世纪八十年代末国内首条硬硅钙石型硅酸钙绝热材料生产线在山东莱州建成投产。至九十年代末期，国内建成的硬硅钙石型硅酸钙绝热材料生产线已达到十条左右。目前，国家建筑材料研究院已经成功研制出了密度在110kg/m³之下硬硅钙石型绝热材料。

但是，硬硅钙石型绝热材料的主要成分是硬硅钙石，它在1100℃左右会发生分解，引起材料整体开裂，因此这种材料的最高使用温度不能高于1000℃。此外，通常硅酸钙材料是一种刚性材料，不能被弯曲，更无柔性，而且很难制造出厚度小于20mm的薄片材料，这种特点也限制了材料的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对一般硅酸钙材料不能被弯曲且没有柔性的问题，提供了一种仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料的制备方法，具体制备步骤为：

（1）取硅酸钙纳米纤维、硅酸铝、膨润土、滑石粉加入去离子水中，混合均匀后球磨8～10h，得复合硅酸钙浆料；

（2）取羧甲基纤维素钠、葡萄糖加入去离子水中搅拌20～30min，再加入硅酸铝纤维、高岭土，混合均匀后球磨8～10h，得陶瓷浆料；

（3）取聚四氟乙烯模具，并控制底部温度为-40～-20℃，再将陶瓷浆料喷洒入模具中静置定向凝固2～3h，脱模后真空冷冻干燥，得层状多孔陶瓷坯体；

（4）将层状多孔陶瓷坯体置于真空抽滤设备的抽滤网板上，将1/2复合硅酸钙浆料均匀喷洒在层状多孔陶瓷坯体的上面并抽滤成型，在70～80℃下干燥30～40min后再次均匀喷洒剩余复合硅酸钙浆料，重复抽滤干燥得复合陶瓷胚体；

（5）将复合陶瓷胚体置于马弗炉中煅烧1～2h，冷却至室温得仿贝壳层状结构柔性微孔硅酸钙材料。

步骤（1）所述硅酸钙纳米纤维、硅酸铝、膨润土、滑石粉、去离子水的重量份为300～400份硅酸钙纳米纤维，100～120份硅酸铝，50～60份膨润土，10～20份滑石粉，1000～1200份去离子水。