低温快烧发泡陶瓷保温板的性能研究

    罗淑芬+林志江+邓坚勇+胡丽芳+黄志学

    

    

    

    摘 要：本文通過调节发泡陶瓷保温板的烧成温度和烧成时间，分析两者对发泡陶瓷保温板的主要性能指标（干密度、吸水率、导热系数、抗压强度）的影响，综合各项性能的最优组合以及生产节能的目标，最终确定最佳烧成温度为1160℃、烧成时间50 min。

    关健词：发泡陶瓷保温板；烧成温度；烧成时间；性能指标

    1 引言

    发泡陶瓷由于其特有的隔热、保温、隔声、防火等性能，而被广泛应用于国防、宇航、化工和建筑等行业。尤其是在国家大力实施推行建筑节能的大规划中，已经有成功研究开发了的建筑外墙外保温及屋面隔热用高温发泡陶瓷保温板，但烧成温度都在1200℃以上，能耗较大。

    在陶瓷生产中，烧成温度越高，烧成时间越长，能耗越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10%以上；烧成时间缩短10%，则产量增加10%，热耗降低4%。因此，在生产发泡陶瓷保温板时，确保性能不变的情况，能够降低烧成温度和减少烧成时间，可以显著增加产量、节约能耗。而且，降低烧成温度也有利于窑炉和窑具的使用寿命，因此降低发泡陶瓷保温板的烧成温度和减少烧成时间意义非凡。[1～6]

    本文通过调节发泡陶瓷保温板的烧成温度和烧成时间，分析两者对发泡陶瓷保温板的主要性能指标的影响，综合各项性能的最优组合及生产节能的目标，确定最佳烧成温度为1160℃及烧成时间为50 min.。

    2 实验内容

    2.1实验原料

    陶土尾矿、陶瓷碎片、掺加料、矿化剂、复合发泡剂（SiC、MgCO3、Li2CO3）

    2.2实验配方

    2.3性能表征

    本实验所测试的产品性能主要有干密度、吸水率、导热系数、抗压强度。

    3 结果与分析讨论

    3.1烧成温度对性能的影响

    按照配方称料，然后制样，采用单因素法，以烧成温度为变化因素，烧成时间为75 min，最后产品的性能测试结果如表2，各项性能随烧成温度的变化曲线如图1。

    从图1中可以发现，产品的烧成温度高低对于产品的干密度、吸水率、导热系数、抗压强度都有一定的影响。图1（a）中，产品的干密度随着烧成温度的降低呈现增大的趋势，1200 ～ 1160℃之间变化趋势不大，到了1160℃之后直线上升；图1（b）中，随着烧成温度的降低，吸水率先减小后增大；图1（c）中，导热系数随着烧成温度的降低先减小然后增大；图1（d）中，抗压强度随着烧成温度的降低呈现持续升高的趋势。各项性能发生以上描述变化的原因主要是随着烧成温度的变化，产品烧成过程中发生的物理化学反应程度不一样，在1180 ～ 1200℃之间，烧成温度稍微过高些，产生玻璃相较多，液相表面张力减小，黏度降低，发泡产生气体容易溢出，形成连通的开口气孔；在1150 ～ 1140℃之间，烧成温度过低，产品还处于一个未烧结的状态；而在1160 ～ 1170℃时，烧结状态最好，各项性能综合搭配最优。

    3.2烧成时间对性能的影响

    在最佳烧成温度1160℃的基础上，调节产品的烧成时间，最后产品的性能测试结果如表3，各项性能随烧成时间的变化曲线如图2。

    从图2中可以看出，产品的烧成时间的长短对于产品的干密度、吸水率、导热系数、抗压强度也有一定的影响。图2（a）中，产品的干密度随着烧成时间的缩短呈现先减小后增大的趋势；图2（b）中，随着烧成时间的缩短，吸水率先减小后增大；图2（c）中，导热系数随着烧成温度的降低先减小然后增大；图2（d）中，抗压强度随着烧成温度的降低呈现持续升高的趋势。各项性能发生以上描述变化的原因主要是随着烧成时间的缩短，产品的升温速率变快，以至于发泡剂和矿化剂在烧成过程中的作用有所影响。在40 ～ 45 min升温速率过快，以至于发泡剂的起泡时间不够，矿化剂的降温作用不明显。而65 ～ 75 min之间，烧成时间的延长，使得发泡剂反应产生的气泡有溶解于液相中的趋势。在50 ～ 60 min的烧成时间相对来说，各项性能综合搭配最优。

    综合考虑烧成温度和烧成时间对于产品性能的变化影响，并结合实际生产节能的目标，在产品各项性能满足国家标准要求的基础上，以低温快速的烧成制度为准则，选取最佳烧成温度为1160℃及烧成时间50 min。

    4 结论

    （1）烧成温度和烧成时间对发泡陶瓷保温板的密度、吸水率、导热系数、抗压强度都有一定的影响。

    （2）综合各项性能的最优组合及生产节能的目标，确定最佳烧成温度为1160℃及烧成时间50 min。

    参考文献

    [1] 寥花妹，范新晖.影响低温快烧玻化砖性能[J].佛山陶瓷，2013（6）：9-12.

    [2] 万云萍，吴建青等.高效隔热保温陶瓷材料的研制[J].中国陶瓷，2009（5）：33-37.

    [3] 李家驹，缪松兰，马光华等.陶瓷工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，2001.

    [4] 曹春娥，顾幸勇等.无机材料测试技术[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.

    [5] 陈志川，王永强等.综合工艺条件及熟瓷废料对陶瓷降温烧成的影响[J].佛山陶瓷，2015（5）：17-21.

    [6] 周健儿，汪永清，刘昆等.一种超低温烧结瓷砖及其制备方法[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