低溫快燒發(fā)泡陶瓷保溫板的性能研究

羅淑芬+林志江+鄧堅(jiān)勇+胡麗芳+黃志學(xué)

摘 要：本文通過調(diào)節(jié)發(fā)泡陶瓷保溫板的燒成溫度和燒成時(shí)間，分析兩者對(duì)發(fā)泡陶瓷保溫板的主要性能指標(biāo)（干密度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度）的影響，綜合各項(xiàng)性能的最優(yōu)組合以及生產(chǎn)節(jié)能的目標(biāo)，最終確定最佳燒成溫度為1160℃、燒成時(shí)間50 min。

關(guān)健詞：發(fā)泡陶瓷保溫板；燒成溫度；燒成時(shí)間；性能指標(biāo)

1 引言

發(fā)泡陶瓷由于其特有的隔熱、保溫、隔聲、防火等性能，而被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、宇航、化工和建筑等行業(yè)。尤其是在國(guó)家大力實(shí)施推行建筑節(jié)能的大規(guī)劃中，已經(jīng)有成功研究開發(fā)了的建筑外墻外保溫及屋面隔熱用高溫發(fā)泡陶瓷保溫板，但燒成溫度都在1200℃以上，能耗較大。

在陶瓷生產(chǎn)中，燒成溫度越高，燒成時(shí)間越長(zhǎng)，能耗越高。據(jù)熱平衡計(jì)算，若燒成溫度降低100℃，則單位產(chǎn)品熱耗可降低10%以上；燒成時(shí)間縮短10%，則產(chǎn)量增加10%，熱耗降低4%。因此，在生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫板時(shí)，確保性能不變的情況，能夠降低燒成溫度和減少燒成時(shí)間，可以顯著增加產(chǎn)量、節(jié)約能耗。而且，降低燒成溫度也有利于窯爐和窯具的使用壽命，因此降低發(fā)泡陶瓷保溫板的燒成溫度和減少燒成時(shí)間意義非凡。[1～6]

本文通過調(diào)節(jié)發(fā)泡陶瓷保溫板的燒成溫度和燒成時(shí)間，分析兩者對(duì)發(fā)泡陶瓷保溫板的主要性能指標(biāo)的影響，綜合各項(xiàng)性能的最優(yōu)組合及生產(chǎn)節(jié)能的目標(biāo)，確定最佳燒成溫度為1160℃及燒成時(shí)間為50 min.。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1實(shí)驗(yàn)原料

陶土尾礦、陶瓷碎片、摻加料、礦化劑、復(fù)合發(fā)泡劑（SiC、MgCO3、Li2CO3）

2.2實(shí)驗(yàn)配方

2.3性能表征

本實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的產(chǎn)品性能主要有干密度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度。

3 結(jié)果與分析討論

3.1燒成溫度對(duì)性能的影響

按照配方稱料，然后制樣，采用單因素法，以燒成溫度為變化因素，燒成時(shí)間為75 min，最后產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果如表2，各項(xiàng)性能隨燒成溫度的變化曲線如圖1。

從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的燒成溫度高低對(duì)于產(chǎn)品的干密度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度都有一定的影響。圖1（a）中，產(chǎn)品的干密度隨著燒成溫度的降低呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，1200 ～ 1160℃之間變化趨勢(shì)不大，到了1160℃之后直線上升；圖1（b）中，隨著燒成溫度的降低，吸水率先減小后增大；圖1（c）中，導(dǎo)熱系數(shù)隨著燒成溫度的降低先減小然后增大；圖1（d）中，抗壓強(qiáng)度隨著燒成溫度的降低呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢(shì)。各項(xiàng)性能發(fā)生以上描述變化的原因主要是隨著燒成溫度的變化，產(chǎn)品燒成過程中發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)程度不一樣，在1180 ～ 1200℃之間，燒成溫度稍微過高些，產(chǎn)生玻璃相較多，液相表面張力減小，黏度降低，發(fā)泡產(chǎn)生氣體容易溢出，形成連通的開口氣孔；在1150 ～ 1140℃之間，燒成溫度過低，產(chǎn)品還處于一個(gè)未燒結(jié)的狀態(tài)；而在1160 ～ 1170℃時(shí)，燒結(jié)狀態(tài)最好，各項(xiàng)性能綜合搭配最優(yōu)。

3.2燒成時(shí)間對(duì)性能的影響

在最佳燒成溫度1160℃的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的燒成時(shí)間，最后產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果如表3，各項(xiàng)性能隨燒成時(shí)間的變化曲線如圖2。

從圖2中可以看出，產(chǎn)品的燒成時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)于產(chǎn)品的干密度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度也有一定的影響。圖2（a）中，產(chǎn)品的干密度隨著燒成時(shí)間的縮短呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；圖2（b）中，隨著燒成時(shí)間的縮短，吸水率先減小后增大；圖2（c）中，導(dǎo)熱系數(shù)隨著燒成溫度的降低先減小然后增大；圖2（d）中，抗壓強(qiáng)度隨著燒成溫度的降低呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢(shì)。各項(xiàng)性能發(fā)生以上描述變化的原因主要是隨著燒成時(shí)間的縮短，產(chǎn)品的升溫速率變快，以至于發(fā)泡劑和礦化劑在燒成過程中的作用有所影響。在40 ～ 45 min升溫速率過快，以至于發(fā)泡劑的起泡時(shí)間不夠，礦化劑的降溫作用不明顯。而65 ～ 75 min之間，燒成時(shí)間的延長(zhǎng)，使得發(fā)泡劑反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡有溶解于液相中的趨勢(shì)。在50 ～ 60 min的燒成時(shí)間相對(duì)來說，各項(xiàng)性能綜合搭配最優(yōu)。

綜合考慮燒成溫度和燒成時(shí)間對(duì)于產(chǎn)品性能的變化影響，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)節(jié)能的目標(biāo)，在產(chǎn)品各項(xiàng)性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，以低溫快速的燒成制度為準(zhǔn)則，選取最佳燒成溫度為1160℃及燒成時(shí)間50 min。

4 結(jié)論

（1）燒成溫度和燒成時(shí)間對(duì)發(fā)泡陶瓷保溫板的密度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度都有一定的影響。

（2）綜合各項(xiàng)性能的最優(yōu)組合及生產(chǎn)節(jié)能的目標(biāo)，確定最佳燒成溫度為1160℃及燒成時(shí)間50 min。

參考文獻(xiàn)

[1] 寥花妹，范新暉.影響低溫快燒玻化磚性能[J].佛山陶瓷，2013（6）：9-12.

[2] 萬云萍，吳建青等.高效隔熱保溫陶瓷材料的研制[J].中國(guó)陶瓷，2009（5）：33-37.

[3] 李家駒，繆松蘭，馬光華等.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001.

[4] 曹春娥，顧幸勇等.無機(jī)材料測(cè)試技術(shù)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007.

[5] 陳志川，王永強(qiáng)等.綜合工藝條件及熟瓷廢料對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊慬J].佛山陶瓷，2015（5）：17-21.

[6] 周健兒，汪永清，劉昆等.一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法[P].2011.02.

Properties of Foam Ceramic Insulation Boards Fast Sintered in Low Temperature

LUO Shu-fen， LIN Zhi-jiang， DENG Jian-yong， HU Li-fang， HUANG Zhi-xue

（ Foshan Rongzhou No.2 Building Ceramics Factory CO.LTD， Foshan 528000 ）

Abstract： Through regulating the sintering temperature and time of foam ceramic insulation board， this thesis analysis the influence on performance index of foam ceramic insulation board include of dry density、water absorption、thermal conductivity and compressive strength， comprehensively considering all performance and produce energy saving， finally determine the best temperature is 1160℃ and time is 50 min.

Key Words： foam ceramic insulation board； sintering temperature； sintering time；performance index