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1、发泡陶瓷的争论现状与展望叶芬;车龙;刘勇闯;刘坤琼;刘琛琛;骆科才;成昊【摘 要】全面总结了当前发泡陶瓷的争论现状,用于制备发泡陶瓷的主要原材料有蛇纹石、页岩、赤泥、湖泊淤泥、建筑垃圾、珍宝岩和煤矸石等.发泡剂有高温发泡剂和低温发泡剂两大类.目前有三类发泡工艺,分别是高温发泡、预置成孔球、化学反响成孔.争论觉察发泡剂对发泡陶瓷构造和性能的影响较大,文章在综述前人争论的根底上对发泡陶瓷的产业化提出了展望.【期刊名称】广州化工【年(卷),期】2023(045)015【总页数】3 页(P9-10,41)【关键词】发泡陶瓷;发泡剂;构造和性能;产业化【作 者】叶芬;车龙;刘勇闯;刘坤琼;刘琛琛;骆科才
2、;成昊【作者单位】铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁市创立国家环境保护典范城市办公室,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州铜仁 554300;铜仁市创立国家环境保护典范城市办公室,贵州 铜仁 554300【正文语种】中 文【中图分类】X705发泡陶瓷是一种多孔陶瓷材料，气孔率高达 5
3、0%以上，进展始于 20 世纪 70 年月，因具有轻质、高强、耐高温、保温、隔音等优良性能而用于建筑防火材料和隔音材料。中国发泡陶瓷的争论工作起步较早，近十几年来，发泡陶瓷制备的相关报道层出不穷，但制备技术及其设备、产品质量等于国外相比还存在较大的差距。泡沫陶瓷是具有三维空间网架构造的高气孔率的多孔陶瓷体，其造型如同钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体。由于它具有气孔率高、比外表积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能，发泡陶瓷还被广泛应用于热交换材料， 布气材料，汽车尾气装置，净化冶金工业过滤熔融态金属，热能回收，轻工喷涂行业，工业污水处理，用作化学催化剂载体，电解隔膜及分
4、别分散元件等。发泡陶瓷的制备工艺较多，如发泡法，一般承受化学反响，使样品制备过程中产生 气体而发泡的方法，通常在发泡陶瓷粉末中添加一些陶瓷纤维材料，可有效的避开 发泡陶瓷在烧结过程中消灭坍塌和溶洞等现象，且可大幅度的提高发泡陶瓷的强度。除此之外，还有溶胶凝胶法、添加造孔剂法、前驱体浸渍法等，这些方法制备工艺 简洁敏捷，技术较为成熟。近年来，消灭了一些兴工艺，如凝胶注模工艺，是一 种利用料浆内部或少量添加剂的化学反响使陶瓷料浆原位凝固形成坯体，获得具有 良好微观均匀性和较高密度的素坯的方法；另外兴工艺是自集中高温合成工艺， 其根本反响过程是：向体系供给必要能量(点火)，诱发体系局部产生化学反响，
5、此后，这一化学反响过程在自身放出的高热量的支持下连续进展，最终将燃烧(反响) 波集中到整个体系，从而制备出所需的陶瓷材料。高温发泡陶瓷具有大量的闭孔，所以具有轻质、保温、隔音，加上陶瓷耐酸碱腐蚀， 耐老化，在很多领域得到应用。在建筑方面应用的比较广泛：(1)一可以将其制备成颗粒状添加到混凝土中，使砌块减重；(2)可以用来替代传统的高分子墙体保温材料，作为外墙体材料到达保温作用；(3)可以作为室内装修用的材料，起到保温隔音的作用。在一些特别的领域，如军事方面，它可以作为船体的填充物起到防沉、防火、抗磁等作用1。制备发泡陶瓷的方法格外的多，其中有些比较简单，但是工艺流程比较简洁掌握，所以学者们都在
6、探究使用低廉的原料来制备发泡陶瓷，从而拓宽它的应用。1.1 主要原料由于发泡陶瓷一般承受压制成型或者堆烧的方式成型，所以对坯料的可塑性要求不高。在设计发泡陶瓷配方时，塑性原料的用量一般掌握在 20%左右，再引入少量长石、滑石、白云石等助熔剂原料调整材料玻璃相高温粘度。发泡陶瓷一般用在减重和保温隔音领域从而到达节能环保的作用，另外大量积存的工艺固体废弃物破坏生态环境，所以目前，针对发泡陶瓷的争论主要集中利用当地的固体废弃物制备发泡陶瓷，如蛇纹石、页岩、赤泥、湖泊淤泥、建筑垃圾、珍宝岩等2-5；除此之外，利用粉煤灰、铜尾矿、铁尾矿、石墨尾矿、金尾矿、稀土尾矿、煤矸石等6-10固废原料制备发泡陶瓷保
7、温板的争论也较多。综合以上原来的化学组成觉察，铝硅含量较高的工艺固体废弃物，均可用于发泡陶瓷的制备原材料。1.2 发泡剂为了得到封闭孔的发泡陶瓷，常承受高温发泡剂和低温发泡剂。高温发泡剂主要有碳化硅、萤石、抛光砖废料、黑炭、硫酸钙等，这些发泡剂在高温环境下分解出气体，在熔融的液相中形成气孔。四川理工学院谢纯等11承受特别的发泡工艺，以高岭土、SiO2(分析纯)、Sb2O3(分析纯)和 H3BO3(优级纯)为主要原料，选取碳化硅和黑炭为发泡剂，经 1100 烧结制备了具有肯定孔径的发泡陶瓷样品，测试结果说明，当发泡剂碳化硅和碳黑的含量分别为1.8%和 0.9%时，制备样品密度、吸水率、气孔率分别
8、为 0.79 g/cm3、43%和 35%，样品外观完整。咸阳陶瓷研究设计院丁力12承受陕西省延安市的页岩，商洛市的长石，引入碳化硅和萤石作为发泡剂制备发泡陶瓷样品。景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院刘欣等13，采用蛇纹石为主要原料，发泡剂为抛光砖废料，低温沙、滑石和膨润土等为关心原料制备发泡陶瓷样品，争论了配方组成和烧成温度等因素对发泡陶瓷构造和性能的影响。北京科技大学孙国梁等14以石英为主要原料，助熔剂为长石，硫酸钙作为发泡剂，粘结剂为 PVA，承受半干压成型，经 1600 烧成制备泡沫陶瓷样品。中国科学院广州能源争论所黎涛等15承受陶瓷抛光废料为主要原料，争论了抛光废料的高温发泡机理，结果
9、说明，陶瓷抛光废料在 10001200 时物料相变为热熔体，局部组分开头氧化分解并产生气体，从而形成多孔构造。武汉理工大学硅酸盐国家重点试验室周明凯等10以固体废弃物煤矸石为主要原料，承受粉料坯体发泡法制备了发泡陶瓷样品，争论了发泡剂参量和氧化铁含量对发泡陶瓷样品的影响， 结果说明，氧化铁含量对样品容重、抗压强度和热导率影响较大，当煤矸石含量为60%时制备样品容重、抗压强度、热导率分别为：170270 kg/cm3、1.243.71 MPa、0.060.09 W/(mk)。低温发泡剂主要有预置聚苯乙烯或其它低温造孔剂，能在 100300 烧掉留下空洞。东北大学材料与冶金学院于景媛等16通过离心
10、成型技术，将发泡的聚苯乙烯小球排列成有序的模板，制备了孔径均匀、孔壁致密的氧化铝/氧化锆发泡陶瓷样品，在 14501600 温度范围内，随着烧结温度的上升，样品的致密度上升， 孔隙率下降，经 1550 烧结 2 h 的样品其抗压强度可达 2.07 MPa。沈阳理工大学材料科学与工程学院庞日铨等17承受发泡法制备泡沫陶瓷材料，系统争论了样品发泡过程中泡沫体膨胀的演化过程及动力学机制。结果分析说明，泡沫体膨胀过程与发泡剂分解产生的气体量与泡沫陶瓷排出气体的量有直接关系。在一些特别状况下，将原料配成浆料，在配方中添加化学试剂通过其化学反响放出气体在浆料内留下气孔，如双氧水。济南大学材料科学与工程学院
11、杜斌等18承受铜尾矿和粉煤灰为主要原料，长石作为助熔剂，发泡剂为双氧水，稳泡剂为聚乙烯醇，另外添加膨润土和赤泥，承受浆料发泡烧结法制备发泡陶瓷外墙保温板，其吸水率、体积密度、气孔率、抗压强度和热导率分别为 0.9% 1.1 g/cm3、0.7% 8MPa 和 0.15 W/(mK)。1.3 发泡工艺目前发泡工艺有三大类：(1)在设计陶瓷配方时添加发泡剂，随着温度的上升，易熔成份熔化成液相，发泡剂发生分解形成气体，困在液相中形成孔洞；(2)先将陶瓷原料配制成浆料，预置低温可分解有机物，成型后经过热处理，低温有机物先分解留下孔洞，其它局部依据陶瓷烧结的原理连续烧结形成多孔陶瓷16；(3)先将陶瓷原
12、料配成浆料，在其中添加一种可以放出气体的化学反响，提前在浆料内留下孔洞，最终经过热处理得到多孔的陶瓷。三川德青科技罗学维等19承受电解锰渣为主要原料制备了轻质发泡陶瓷保温板材料，其选用的助熔剂为长石，脱氧剂为金刚砂，试验承受的分散方法是乙醇旋转蒸发粉料分散技术，经 1100 1200 烧成制备轻质发泡陶瓷保温板材料，当脱氧剂金刚砂含量为 0.6%时，样品就有较低的保温系数(0.0722 W/(mK)-1)。发泡陶瓷的科学争论较为系统和深入，其方向主要有：(1)固体废物的综合利用， 不仅可以大幅度降低生产本钱切具有节能环保的重要意义；(2)发泡工艺的选择， 目前主要集中在高温发泡剂，低温发泡剂的
13、争论偏少。但如何将理论争论推广应用于实际生产，还需要进一步探究和总结，尤其是在批量生产过程中如何高精度的掌握孔径的尺寸和均匀性，是保证其产品性能的关键。【相关文献】1 张留生, 邱永斌. 高温发泡陶瓷及其应用J. 型建筑材料, 2023(5):58-59.2 丁力. 利用页岩制作发泡陶瓷的争论J. 陶瓷, 2023(4):23-27.3 李卫东, 王著强, 陈稳霞,等. 利用珍宝岩工业尾矿低温快烧制备轻质陶瓷砖的争论J. 佛山陶瓷, 2023, 24(2):11-14.4 余江, 熊平, 刘建泉,等. 以污泥、建筑垃圾为基料制备高强轻质发泡环保陶瓷板J. 四川大学学报(工程科学版), 2023
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