【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于陶瓷制品領域，具體為一種輕質隔熱陶瓷材料及其制備方法。
技術介紹
1、輕質隔熱陶瓷材料憑借其獨特的物理和化學特性，在發熱盤和電陶爐領域展現出廣泛的應用潛力。這類材料通常密度低、導熱系數低，同時具備優異的高溫穩定性和機械強度，不僅能夠提升設備的熱效率，還可顯著減少熱量損失，助力節能減排。輕質隔熱陶瓷材料在這些應用方向中，能夠有效優化發熱盤的熱傳導性能，提升加熱均勻性，從而滿足現代家電對高效、安全、環保的需求。然而，目前用于發熱盤和電陶爐的輕質隔熱陶瓷材料在研發與實際應用中仍面臨諸多技術挑戰，例如生產工藝復雜、成本較高以及性能優化難度大等問題。
2、傳統輕質陶瓷的生產需要依賴于高嶺土、珍珠巖、稀土、稀土氧化物等高純原料，并通過鑄造工藝、注凝成型或高溫灼燒技術生產。這些材料能夠在高溫下保持較低的導熱系數，同時具備一定的機械強度。然而，由于升溫過程中消耗能巨大，且對窯爐設備要求嚴格，其在實際應用中受到限制。例如，一些傳統工藝需要在1500℃以上的高溫下烘烤數小時，導致設備和生產成本居高不下。另外，高純原料的采購成本及其加工環節進一步提高了材料的總體生產成本。
3、近年來，隨著先進材料技術的發展和綠色低碳理念的推廣，新型輕質隔熱陶瓷材料在制備技術和材料體系上取得了一定突破。例如，低溫燒結技術顯著降低了燒結溫度，可在700-1200℃范圍內完成材料的成型，同時通過引入粉煤灰、建筑廢料、陶瓷拋光渣等工業副產物作為原料，不僅降低了生產成本，還實現了資源化循環利用，減少了對環境的影響。這些技術的應用不僅對推動
4、以公開號cn108129131a的中國專利技術專利為例，該技術提出了利用建筑和其他工業取代輕質預熱陶瓷的低溫燒結方法。通過調整劑的種類與用量以及控制燒成過程中的升溫速率和保溫時間，可精確調控材料的多孔結構與性能，具有密度低、孔徑可控、熱導率低等特點。該方法工藝簡潔、綠色環保，適合大規模化產業化生產。但是，部分制品的抗壓強度較低，難以滿足高強度應用場合的要求；使用建筑發泡劑時，制品的氣孔分布受工藝控制影響，可能導致氣孔不均勻，進而影響隔熱性能的穩定性；部分實施例顯示吸水率超過15%，可能導致在潮濕環境中的長期使用性能下降。
5、另一項公告號為cn105174905b中國專利技術專利則采用稀土氧化物和負離子粉作為添加劑，優化了材料的導熱性能和環保性能。雖然其升溫溫度相當，但通過科學的原料配比和加工流程，該技術制備的輕質隔熱陶瓷產品在隔熱性和健康環保性能方面表現出色，為應用提供了可能。但是，生產過程中需要在850-1000℃預燒2.5-3.5h，再至1500-1650℃保溫7-8h。這種高溫升溫過程蒸發巨大，不利于節能生產；原料中使用了稀土氧化物（如氧化鑭、氧化鈰等）和負離子粉（如電氣石粉、蛋白石粉等），這些材料價格較高，增加了生產成本，限制了其大規模應用；制作流程復雜，包括多次研磨、成型、干燥、清洗、上釉和分步燒結，工藝步驟多且需精確控制，不利于工業化的簡單操作。
6、因此，需對輕質隔熱陶瓷材料的原料和生產工藝進行進一步改進，達到增強輕質隔熱陶瓷材料的性能，同時降低生產成本的目的。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的不足，本專利技術提供了一種輕質隔熱陶瓷材料及其制備方法。
2、一種輕質隔熱陶瓷材料，按質量份計，由以下組分組成：
3、高嶺土：30-40份；
4、長石：30-40份；
5、空心陶瓷微珠：10-15份；
6、氧化鋁：8-10份；
7、復合發泡劑：5-8份；
8、成核劑：0.5-1份；
9、硅潤濕性助劑：0.5-1份；
10、珊瑚粘液：1-2份；
11、聚碳酸銨：0.5-1份。
12、優選地，所述空心陶瓷微珠的熔點在1300-1400℃。
13、優選地，所述復合發泡劑由caco3、sic按質量比3：（1-2）混合而成，粒徑為5-10微米。
14、優選地，所述成核劑為二氧化鈦、氧化硅中的至少一種；進一步優選地，所述成核劑為氧化硅，粒徑為5-10微米。
15、所述硅潤濕性助劑為硅酸鈉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的至少一種。
16、本專利技術還提供了一種輕質隔熱陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
17、（1）按質量份計，將高嶺土、長石、氧化鋁粉過100目篩，去除大顆粒雜質，然后將30-40份過篩后的高嶺土、30-40份過篩后的長石、8-10份過篩后的氧化鋁粉和10-15份空心陶瓷微珠、5-8份復合發泡劑、0.5-1份成核劑、0.5-1份硅潤濕性助劑、1-2份珊瑚粘液、0.5-1份聚碳酸銨混合，并加入10-15份水，在300-400?r/min?轉速下球磨3-5h，得到勻質漿料，最后通過噴霧干燥造粒，控制顆粒直徑為1-3mm；
18、（2）通過雙向壓制工藝將步驟（1）噴霧干燥得到的顆粒壓制成坯體，壓力為20-50mpa；在干燥爐中以80-100℃加熱8-12h，去除水分并穩定坯體形狀，得到干燥的坯體；將干燥的坯體置于700-900℃溫度下預燒2-3h，接著以10-20℃/min的升溫速率，從700-900℃升至1200-1300℃，避免氣泡坍塌或過度膨脹；在1200-1300℃保溫4-6h，完成基體致密化和氣孔結構穩定化；最后以5-10℃/min降溫至室溫，避免坯體因熱沖擊而開裂，得到所述輕質隔熱陶瓷材料。
19、步驟（1）所述噴霧干燥的參數為：進風溫度：180-200℃；出風溫度：100-120℃；霧化壓力：2-3?mpa；噴嘴直徑：1-1.5?mm。
20、本專利技術各組分原料的作用：
21、高嶺土：提供基礎支撐，保證耐高溫性；
22、長石：具有天然助燒功能，能降低燒結溫度；
23、空心陶瓷微珠：降低密度，增強隔熱性能；
24、氧化鋁：?提高材料力學強度和抗熱震性能；
25、caco3在700-900℃釋放co2；sic在更高溫度反應釋放co，延長氣泡時間；
26、成核劑：提供均勻生成核點，防止大氣泡生成；
27、硅潤濕性助劑：改善氣泡與基體界面的潤濕性，穩定氣泡結構；
28、珊瑚粘液：提高基體粘度，抑制氣泡上升速率，和硅潤濕性助劑起到協同作用，改善漿料的流動性和成型性，使氣孔結構更加均勻；
29、聚碳酸銨：保證原料和發泡劑的均勻分布。
30、本專利技術制得的輕質隔熱陶瓷材料熱導率最低達到0.12?w/m·k，顯著低于常規隔熱陶瓷。這得益于復合發泡劑（caco3、sic）的使用，雙階段分解過程生成均勻分布的小氣孔，氣孔結構緊密且無大孔聚集，有效阻礙了熱量的傳導。成核劑（如氧化硅）的加入進一步優化了氣泡分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，按質量份計，由以下組分組成：
2.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述空心陶瓷微珠的熔點在1300-1400℃。
3.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述復合發泡劑由CaCO3、SiC按質量比3：（1-2）混合而成，粒徑為5-10微米。
4.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述成核劑為二氧化鈦、氧化硅中的至少一種。
5.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述硅潤濕性助劑為硅酸鈉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的至少一種。
6.一種如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.如權利要求6所述輕質隔熱陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述噴霧干燥的參數為：進風溫度：180-200℃；出風溫度：100-120℃；霧化壓力：2-3?MPa；噴嘴直徑：1-1.5?mm。
【技術特征摘要】
1.一種輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，按質量份計，由以下組分組成：
2.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述空心陶瓷微珠的熔點在1300-1400℃。
3.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述復合發泡劑由caco3、sic按質量比3：（1-2）混合而成，粒徑為5-10微米。
4.如權利要求1所述輕質隔熱陶瓷材料，其特征在于，所述成核劑為二氧化鈦、氧化硅中的至少一種。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：謝周斌，歲志攀，郭健銘，
申請(專利權)人：佛山市科菱斯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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