[发明专利]一种多功能耐污隔热陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多功能耐污隔热陶瓷材料，其特征在于：包括以下重量份原料：建筑垃圾粉碎料50-60份、聚氨酯泡沫15-20份、粘结剂4-6份、分散剂20-30份、消泡剂2-4份、耐污涂层粉料20-28份、保温材料10-16份；

其中，粘结剂为改性聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸铵，消泡剂为无水乙醇，保温材料为改性聚苯乙烯泡沫塑料；

该多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:

第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：10-16；

第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20-40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；

第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；

第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；

第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料；

建筑垃圾粉碎料的制备工艺包括以下步骤：收集建筑垃圾再依次进行清洗、干燥处理后，通过粉碎机进行粉碎，得到建筑垃圾粉碎粗料；再将建筑垃圾粉碎粗料加入到球磨机进行 球磨，在转速350r/min的条件下，球磨40-45ｈ后，取200目筛下物料得到建筑垃圾粉碎料；

改性聚乙烯醇的制备工艺包括以下步骤;

第一步：称取膨润土、高岭土、云母，并加入到水溶液中搅拌50-60min，得到粘土分散液，再将粘土分散液进行超声处理10-15min，然后对粘土分散液进行加热至80-90℃后，添加聚乙烯醇水凝胶，并在温度120-130℃的条件下搅拌2-3h，得到混合溶液；膨润土、高岭土、云母和聚乙烯醇水凝胶的重量比为1-3：1-3：2-5：80-90；

第二步：将混合溶液倒入到培养皿中浇筑成型，然后将装有混合溶液的培养皿放入-15--20℃的条件下冷却8-10h，取出在室温下融化，从而得到改性聚乙烯醇；

聚乙烯醇水凝胶的制备工艺包括以下步骤：对质量分数为10%的聚乙烯醇水溶液在温度80-90℃条件下加热2-3h，得到高温聚乙烯醇水溶液，再将二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到培养皿中浇注成型，另外二分之一的高温聚乙烯醇水溶液加入到离心管中浇注成型，然后放置到-20℃的温度下冷却12h后，再取出放置到室温解冻12h，冷却和解冻重复三次，得到聚乙烯醇水凝胶；

改性聚苯乙烯泡沫塑料的制备工艺包括以下步骤：回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并用清水进行冲洗，去除表面灰尘杂质；再将清洗后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料烘干；

将烘干后的废旧聚苯乙烯泡沫塑料通过粉碎机进行粉碎，并得到废旧聚苯乙烯泡沫塑料；

将废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒加入到装有溶剂的反应罐中，并在温度50-60℃的条件下搅拌溶解，并将得到混合液；

向混合液中添加纤维素醚，并在温度30-50℃条件下搅拌1-2h后，冷却至室温得到改性聚苯乙烯泡沫塑料；

控制纤维素醚与混合液的重量比为4-6∶25-30；溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮中的一种，废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与溶剂的重量比为10-15∶10-15；

耐污涂层粉料的制备工艺包括以下步骤：

第一步：将Cr₂O₃、TiO₂、SiO₂进行混合得到复合粉末；将复合粉末与凝散剂、悬浮剂、粘结剂混合并加入到蒸馏水中，搅拌混合制成料浆，再将料浆倒入胶体磨中以水为介质进行湿磨混合，得到磨料，然后对磨料进行喷雾干燥造粒，得到球形团聚粉，喷雾造粒塔的工艺参数为：进风口温度150-160℃，出风口温度30-40℃，柱塞泵转速750r/min，雾化盘转速15000-18000r/min；

第二步:将球形团聚粉置于干燥箱120℃中干燥1h，再放入到加热炉中520℃加热30min后，取出冷却，然后进行粉碎，得到耐污涂层粉末；

Cr₂O₃、TiO₂、SiO₂的重量比为90-92:2-4:4-6；凝散剂为液体石蜡，悬浮剂为硅胶、粘结剂为橡胶；控制复合粉末、凝散剂、悬浮剂、粘结剂的质量比为60-80：2-5：2-5：2-5。

2.一种如权利要求1所述的多功能耐污隔热陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将建筑垃圾粉碎料加入到球磨机中球磨4-5h；然后再依次加入改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料，并继续球磨4-5h，得到陶瓷材料浆料；控制建筑垃圾粉碎料、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、无水乙醇和改性聚苯乙烯泡沫塑料的重量比为50-60：4-6：20-30：2-4：20-28：10-16；

第二步：将聚氨酯泡沫加入到质量浓度为20～40％的氢氧化钠溶液中混合并得到有机泡沫体；控制聚氨酯泡沫和氢氧化钠溶液的质量比为15-20：100-150；

第三步：将陶瓷材料浆料加入到有机泡沫体中进行混合，待浆料充满泡沫体时，挤出多余浆料，然后在室温干燥24h，再在60℃干燥箱内干燥24h，得到多孔陶瓷坯体；

第四步：对多孔陶瓷坯体进行真空烧结、二次升温，从而得到隔热陶瓷材料本体；在200℃-400℃范围内升温速率1℃/min，400℃保温30min，保证有机泡沫在分解过程中不导致坯体的破坏；400℃-1500℃升温速率5-8℃/min，1500℃保温1-2h后烧结成结构稳定的陶瓷骨架；

第五步：将制备得到的耐污涂层粉料通过等离子喷涂附着在隔热陶瓷材料的表面，形成耐污隔热陶瓷材料。