[发明专利]一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属建筑陶瓷技术领域，公开了一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用，所述发泡陶瓷主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得，其中，堇青石的添加，在合成发泡陶瓷的过程中起到高温晶核的作用，引发新晶体的发育，促使高温下堇青石的合成与发育。本发明以固废粉煤灰为基料，以黑碳化硅、直接引入的堇青石和合成堇青石为骨架，并通过绿泥石合成堇青石，制得的发泡陶瓷具有低的热膨胀系数，从而具有更好的耐热冲击性能；可用于制备发泡陶瓷，制得的发泡陶瓷性能稳定，避免了发泡陶瓷在受到瞬间高温直接冲击时，出现层层剥离甚至直接爆裂现象的发生。能满足市场需求，可用于建筑和装修等领域，应用前景好。

技术领域

本发明属于建陶瓷技术领域，具体涉及一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

发泡陶瓷因具有优异的防火阻燃隔热、变形系数小、抗老化性能稳定、生态环保性好等特点，广泛应用于建筑外墙保温，防火隔离带，建筑自保温冷热桥处理等。发泡陶瓷具有非常多的优势，但是也存在一些亟待解决的问题，发泡陶瓷在受到瞬间高温直接冲击时，由于其内部为大量的封闭气孔结构组成，气孔在受热时发生膨胀，达到一定极限值后发泡陶瓷气孔破碎出现层层剥离甚至直接爆裂的现象。

为解决上述问题，目前多采用向发泡陶瓷表面涂覆耐火涂料的方式，发泡陶瓷在烧制后将耐火涂料涂覆在其表面加热固化，但是耐火涂料在受到急热过程极易导致脱落的情况，很难起到较好的保护作用。

发明内容

本发明提出一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种低热膨胀的发泡陶瓷，主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得。

值得说明的是，目前市面上主要有两种碳化硅，黑碳化硅和绿碳化硅，其中，黑碳化硅的烧成温度高，但其在本发明限定的烧成温度范围(1150℃-1250℃)不会出现氧化，且引入至发泡陶瓷可改善发泡陶瓷的强度；另外，本发明所用的发泡剂主要成分包括绿碳化硅，相比较于黑碳化硅而言，其在本发明烧成温度限定范围发生氧化反应，并产生气体从而形成气孔结构，因而在本发明中起到的是发泡剂的作用。

同时，堇青石、碳化硅具有低的热膨胀系数，在所述低热膨胀的发泡陶瓷中引入堇青石和碳化硅，能够有效改善发泡陶瓷的抗热冲击性。具体地，堇青石和黑碳化硅作为骨架，既能降低发泡陶瓷的热膨胀系数，又能提高发泡陶瓷的强度；同时，在整个高温烧成过程中，直接添加的堇青石原料能起到高温晶核的作用，引发新晶体的发育，从而促使高温下绿泥石与粘土发生反应，形成堇青石。

此外，直接引入的堇青石原料，也可以达到降低本发明提出的降低热膨胀系数的效果，但是直接引入的堇青石是属于骨料，它并非直接参与到反应中；然而，若直接在原料中加大量的堇青石，很容易导致各原料在反应过程中形成的液相不足，从而导致气孔不均匀等问题，因而通过内部反应合成的堇青石材料的热膨胀系数更低；同时，绿泥石等中还含有一定量的SiO₂及MgO，有利于高温下液相的形成，使得发泡效果更佳。

若直接用滑石等原料合成堇青石时，需要添加一定量的氧化铝，因此需要更高的烧成温度和更多的保温时间，且添加的氧化铝只有部分发生反应，剩下的部分则以刚玉的形式存在，而刚玉的热膨胀系数大，这样，反而会增加产品的热膨胀系数；而绿泥石本身具有粘土的特性，其成分中含有较多的Al₂O₃，在合成堇青石过程中可与粘土发生反应，可以不需要额外添加氧化铝粉。

作为上述方案的进一步改进，按重量百分比计，所述发泡陶瓷主要由以下原料制得：粉煤灰20-40份、绿泥石10-20份、粘土10-20份、长石20-35份、堇青石1-5份、黑碳化硅10-20份、发泡剂0.25-1份和稳定剂1-3份。