[发明专利]一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法

说明书

本发明公开了一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷，其以石英砂作为主料，以碳酸钙作为发泡剂，以硼砂作为助熔剂，以氧化锌、钠长石、钾长石和锂辉石作为调节剂。其烧结温度为740～800℃。本发明还公开了上述超轻全闭孔泡沫陶瓷的低温烧制方法。本发明的制备技术具有工艺简单、烧结温度低、烧制时间短等诸多显著优点，因此制造成本远低于现有的制备技术。另外，区别于现有技术制备的泡沫陶瓷，本发明制备的表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷内部为多孔结构，各孔彼此独立不连通，而表面连续致密，没有孔隙，可显著提高泡沫陶瓷的保温、隔音效果，并使泡沫陶瓷具有极佳防水、防潮性能，并显著提高制品的可靠性。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法。

背景技术

泡沫陶瓷是一种具有高孔隙率的陶瓷材料，分为开孔型和闭孔型2种。主要制备工艺有直接发泡法、高温发泡法、添加造孔剂法、有机前驱体浸渍法、凝胶注模法、自蔓延高温合成法等。开孔型泡沫陶瓷的特点是其内部的孔彼此连通，表面的孔对外敞开，制备工艺成熟，制品性能稳定，应用广泛。闭孔泡沫陶瓷的特点是其内部的孔彼此独立不连通，表面的孔对外封闭。闭孔泡沫陶瓷的结构特点使得其不但保温效果优于开孔泡沫陶瓷，而且具有很好的防水性能，是一种应用极具前景的多功能轻质结构材料，近几年受到国内外学者的广泛关注。

由于闭孔泡沫陶瓷的结构特点所致，闭孔泡沫陶瓷的发泡机理完全异于开孔泡沫陶瓷，而且高温发泡法是制备闭孔泡沫陶瓷的最佳方法。截止目前，几乎所有关于闭孔泡沫陶瓷的报道都是采用高温发泡法。文献1“高温发泡陶瓷的烧成工艺与性能.新型建筑材料，11(1997)，No.19-21”公开了一种闭孔泡沫陶瓷的制备方法。以湖北钟祥的一种主要成分为二氧化硅的瓷砂作为主料，以氧化钙、氧化镁和氧化钠含量较高的碎玻璃为性能改良剂，以三氧化二铁为发泡剂，碳粉为还原剂，经一系列混料工序后在1100℃～1250℃烧结，制得密度为0.77～1.14g/cm³，导热系数为0.067～0.126W/(m·K)，抗压强度为3.7～4.8MPa，吸水率为0.47～0.52％的闭孔泡沫陶瓷。文献2“石英质高温闭孔泡沫陶瓷的制备.稀有金属材料与工程，8(2007)，No.570–574”公开了一种闭孔泡沫陶瓷的制备方法。将石英、钾长石、硫酸钙、聚乙烯醇等原料混合均匀并冷压成型后在1600℃烧结，制得总孔率为63％，闭孔率为58％，抗压强度为4.6MPa，体积密度为0.72g/cm³，导热系数为0.137W/(m·K)的闭孔泡沫陶瓷。文献3“一种闭合气孔泡沫陶瓷的制备方法”(申请号：201010150445.X)公开了一种闭孔泡沫陶瓷的制备方法。以高铝质耐火砖为主料，以硬质粘土、长石、硫酸钙、碳化硅为辅料，将配制好的原料模压成型后，在1350～1400℃空气中烧结，制得闭孔率在75％以上，抗压强度为1.0～1.5MPa的泡沫陶瓷。

总结已有闭孔泡沫陶瓷的研究报道可知，现有技术在制备闭孔泡沫陶瓷时普遍存在以下问题：(1)烧结温度太高，在1000℃以上，致使其批量生产成本太高；(2)总孔隙率不高，致使其导热系数偏高，保温效果不佳；(3)部分存在少量开孔，致使其防水性能欠佳；(4)部分存在抗压强度偏低、承载性能差，致使其在运输和使用过程中极易损坏。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，基于对现有技术的分析，为了克服现有技术制备闭孔泡沫陶瓷的不足，降低烧制温度，减少表面开孔，并在保证具有较高闭孔率的同时具有较高的抗压强度和表面硬度，提供一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法。

具体技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷，其以石英砂作为主料，以碳酸钙作为发泡剂，以硼砂作为助熔剂，以氧化锌、钠长石、钾长石和锂辉石作为调节剂。

将上述原料配制好后均匀填充至模具，然后将模具直接置于温度为740～800℃的高温炉中，烧制出综合性能优异的超轻全闭孔泡沫陶瓷。