本發(fā)明涉及功能性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種陶瓷吸聲材料及其制備方法與用途。
背景技術(shù)：
伴隨社會的高速發(fā)展，噪聲似乎已成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊淮髩趑|，走在城市的街道上，可以聽到來自汽車排氣管、飛機(jī)飛行以及空調(diào)壓縮機(jī)工作等產(chǎn)生的各種讓人心生厭惡的噪聲。
吸聲材料是建筑裝修的一種功能性材料，它具有吸聲與裝飾的雙重要求，既要美觀又要實現(xiàn)吸聲的特殊要求。任何材料對聲音都能吸收，只是吸收程度有很大的不同。通常是平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，列為吸聲材料。
目前市場上常用的吸聲與隔聲材料，通常防火、耐候、強(qiáng)度、吸聲與隔聲等性能不佳，在應(yīng)用時暴漏出各種各樣的問題。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種陶瓷吸聲材料，所述的陶瓷吸聲材料強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化、耐化學(xué)腐蝕，也無任何有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保吸聲隔聲材料。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的陶瓷吸聲材料的制備方法，該方法工藝簡單，成本低，用時短，易于實施。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種所述的陶瓷吸聲材料的用途，所述的陶瓷吸聲材料能夠用作建筑吸聲材料，易于施工，吸聲系性能好，且強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化、耐化學(xué)腐蝕，能夠長期使用，也無任何有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保吸聲隔聲材料。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
一種陶瓷吸聲材料，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20-30份、碳化硅20-30份、堇青石20-30份、硅酸鹽5-10份、助劑5-10份和發(fā)泡劑1-2份；
優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20-25份、碳化硅20-25份、堇青石25-30份、硅酸鹽7-10份、助劑5-7份和發(fā)泡劑1-2份；
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20份、碳化硅20份、堇青石30份、硅酸鹽10份、助劑5份和發(fā)泡劑2份。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料采用特定的成分及用量的原料制備得到，是一種相位型多孔吸聲材料，防火、耐候、物理化學(xué)性能優(yōu)良，同時充分滿足吸聲與隔聲要求，能夠最大程度地解決生產(chǎn)生活中的噪聲污染問題，并且低碳環(huán)保。
優(yōu)選地，所述硅酸鹽包括硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋇和硅酸鋁中的一種或多種，優(yōu)選包括硅酸鈉、硅酸鈣和硅酸鎂中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述助劑包括增粘劑、增稠劑、增強(qiáng)劑、分散劑、保水劑、潤滑劑和助磨劑中的一種或多種，優(yōu)選包括增粘劑、增稠劑、增強(qiáng)劑中的一種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選包括聚氧化乙烯。
優(yōu)選地，還包括水25-35份，優(yōu)選包括25-30份，進(jìn)一步優(yōu)選包括25份。
本發(fā)明使用特定用量的水能夠促進(jìn)混料、發(fā)泡等工藝的順利進(jìn)行，物料在干燥、脫模之后再進(jìn)行燒結(jié)。
上述的一種陶瓷吸聲材料的制備方法，按比例將原料混合后，經(jīng)發(fā)泡工藝后，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料的制備方法工藝簡單，成本低，用時短，易于實施。
優(yōu)選地，先將剛玉、碳化硅、堇青石和硅酸鹽通過球磨機(jī)粉碎混料，再與其他原料混合。
通過球磨方式，能夠?qū)⒐腆w原料進(jìn)一步充分破碎并混合；根據(jù)需要，可適量添加部分水，計入用水總量。
進(jìn)一步優(yōu)選地，球磨時間2-48h，根據(jù)具體使用的原料粒徑及用量確定。
經(jīng)過球磨后的物料，粒徑一般為10-100納米。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡工藝包括在70-90℃保溫10-30分，然后充分?jǐn)嚢?；?yōu)選地，在75-85℃保溫15-25分，進(jìn)一步優(yōu)選在80℃保溫20分。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑包括化學(xué)發(fā)泡劑、物理發(fā)泡劑和表面活性劑中的一種或多種。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑包括、偶氮化合物、磺酰肼類化合物、亞硝基化合物、碳酸鹽、碳黑、十二烷基硫酸鈉(K12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、松香皂類發(fā)泡劑、動植物蛋白類發(fā)泡劑和紙漿廢液中的一種或多種，優(yōu)選包括十二烷基硫酸鈉(K12)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)中的一種或兩種。
優(yōu)選地，以1000-2000rpm的攪拌速率攪拌5-15min，優(yōu)選以1000-1500rpm的攪拌速率攪拌8-12min，進(jìn)一步優(yōu)選以1000rpm的攪拌速率攪拌10min。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)為在1600-1900℃保溫30-120min，優(yōu)選為在1700-1800℃保溫30-90min，進(jìn)一步優(yōu)選為在1700℃保溫60min。
上述的一種陶瓷吸聲材料的用途，所述陶瓷吸聲材料用作建筑吸聲材料。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料能夠用作建筑吸聲材料，易于施工，吸聲系性能好，且強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化、耐化學(xué)腐蝕，能夠長期使用，也無任何有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保吸聲隔聲材料。
優(yōu)選地，將所述陶瓷吸聲材料的底部固定在建筑表面；優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料的底部與建筑表面之間設(shè)置空腔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明陶瓷吸聲材料采用特定的成分及用量的原料制備得到，是一種相位型多孔吸聲材料，防火、耐候、物理化學(xué)性能優(yōu)良，同時充分滿足吸聲與隔聲要求，能夠最大程度地解決生產(chǎn)生活中的噪聲污染問題，并且低碳環(huán)保。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料的制備方法工藝簡單，成本低，用時短，易于實施。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料能夠用作建筑吸聲材料，易于施工，吸聲系性能好，且強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化、耐化學(xué)腐蝕，能夠長期使用，也無任何有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保吸聲隔聲材料。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明提供了一種陶瓷吸聲材料，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20-30份、碳化硅20-30份、堇青石20-30份、硅酸鹽5-10份、助劑5-10份和發(fā)泡劑1-2份；
優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20-25份、碳化硅20-25份、堇青石25-30份、硅酸鹽7-10份、助劑5-7份和發(fā)泡劑1-2份；
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：
剛玉20份、碳化硅20份、堇青石30份、硅酸鹽10份、助劑5份和發(fā)泡劑2份。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料采用特定的成分及用量的原料制備得到，是一種相位型多孔吸聲材料，防火、耐候、物理化學(xué)性能優(yōu)良，同時充分滿足吸聲與隔聲要求，能夠最大程度地解決生產(chǎn)生活中的噪聲污染問題，并且低碳環(huán)保。
優(yōu)選地，所述硅酸鹽包括硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋇和硅酸鋁中的一種或多種，優(yōu)選包括硅酸鈉、硅酸鈣和硅酸鎂中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述助劑包括增粘劑、增稠劑、增強(qiáng)劑、分散劑、保水劑、潤滑劑和助磨劑中的一種或多種，優(yōu)選包括增粘劑、增稠劑、增強(qiáng)劑中的一種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選包括聚氧化乙烯。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料所使用的助劑可選用陶瓷材料制備常用助劑，包括增粘劑、增稠劑、增強(qiáng)劑、分散劑、保水劑、潤滑劑和助磨劑等；
聚氧化乙烯(PEO)又稱聚環(huán)氧乙烷，是一種結(jié)晶性、熱塑性的水溶性聚合物，作為助劑具有多種功能：
1、聚氧化乙烯具有良好的溶解性,能快速溶解,1-2分鐘內(nèi)即可滿足對粘稠度的要求；
2、非離子型高分子聚合物,不和其他原料反應(yīng),與常用填料、化學(xué)添加劑具有良好的兼容性；
3、具有優(yōu)異的分散性,潤滑性和保水性；
4、提原料體系粘稠度,增加粘彈性,改善施工操作性；
5、提高原料之間的內(nèi)聚力和粘結(jié)性；
6、降低產(chǎn)品彈性模量,提高產(chǎn)品彈性和柔韌性,使其能承受一定的基材形變,外力沖擊,溫差形變,凍融形變的影響。
優(yōu)選地，還包括水25-35份，優(yōu)選包括25-30份，進(jìn)一步優(yōu)選包括25份。
本發(fā)明使用特定用量的水能夠促進(jìn)混料、發(fā)泡等工藝的順利進(jìn)行，物料在干燥、脫模之后再進(jìn)行燒結(jié)。
上述的一種陶瓷吸聲材料的制備方法，按比例將原料混合后，經(jīng)發(fā)泡工藝后，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料的制備方法工藝簡單，成本低，用時短，易于實施。
優(yōu)選地，先將剛玉、碳化硅、堇青石和硅酸鹽通過球磨機(jī)粉碎混料，再與其他原料混合。
通過球磨方式，能夠?qū)⒐腆w原料進(jìn)一步充分破碎并混合；根據(jù)需要，可適量添加部分水，計入用水總量。
進(jìn)一步優(yōu)選地，球磨時間2-48h，根據(jù)具體使用的原料粒徑及用量確定。
經(jīng)過球磨后的物料，粒徑一般為10-100納米。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡工藝包括在70-90℃保溫10-30分，然后充分?jǐn)嚢?；?yōu)選地，在75-85℃保溫15-25分，進(jìn)一步優(yōu)選在80℃保溫20分。
在特定溫度下保溫特定時間，有助于發(fā)泡劑充分起作用，發(fā)泡充分。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑包括化學(xué)發(fā)泡劑、物理發(fā)泡劑和表面活性劑中的一種或多種。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑包括、偶氮化合物、磺酰肼類化合物、亞硝基化合物、碳酸鹽、碳黑、十二烷基硫酸鈉(K12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、松香皂類發(fā)泡劑、動植物蛋白類發(fā)泡劑和紙漿廢液中的一種或多種，優(yōu)選包括十二烷基硫酸鈉(K12)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)中的一種或兩種。
優(yōu)選地，以1000-2000rpm的攪拌速率攪拌5-15min，優(yōu)選以1000-1500rpm的攪拌速率攪拌8-12min，進(jìn)一步優(yōu)選以1000rpm的攪拌速率攪拌10min。
以特定速率攪拌，有助于發(fā)泡后的原料與氣泡充分分散均勻，使所得陶瓷吸聲材料的性能更為均勻穩(wěn)定。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)為在1600-1900℃保溫30-120min，優(yōu)選為在1700-1800℃保溫30-90min，進(jìn)一步優(yōu)選為在1700℃保溫60min。
在特定溫度下保溫特定時間，能夠使各原料燒結(jié)成型，得到內(nèi)部具有均勻穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷吸聲材料。
上述的一種陶瓷吸聲材料的用途，所述陶瓷吸聲材料用作建筑吸聲材料。
本發(fā)明陶瓷吸聲材料能夠用作建筑吸聲材料，易于施工，吸聲系性能好，且強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化、耐化學(xué)腐蝕，能夠長期使用，也無任何有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保吸聲隔聲材料。
優(yōu)選地，將所述陶瓷吸聲材料的底部固定在建筑表面；優(yōu)選地，所述陶瓷吸聲材料的底部與建筑表面之間設(shè)置空腔。
空腔能夠進(jìn)一步提高低頻段的吸聲系數(shù)。
實施例1
一種陶瓷吸聲材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)分別將20kg剛玉粉、20kg碳化硅粉、20kg堇青石粉和5kg硅酸鈉粉通過球磨充分研磨混合；
(2)在步驟(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、1kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，充分?jǐn)嚢杌旌希?0℃保溫30分，所得物料以1000rpm的攪拌速率攪拌15min，之后倒入模具(厚度為1cm)中；
(3)將步驟(2)所得物料干燥、脫模(自然干燥，表面成型后脫模)后，在1600℃保溫120min，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
實施例2
一種陶瓷吸聲材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)分別將30kg剛玉粉、30kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸鎂粉通過球磨充分研磨混合；
(2)在步驟(1)所得物料中加入10kg聚氧化乙烯、35kg水、2kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，充分?jǐn)嚢杌旌希?0℃保溫10分，所得物料以2000rpm的攪拌速率攪拌5min，之后倒入模具(厚度為1cm)中；
(3)將步驟(2)所得物料干燥、脫模(自然干燥，表面成型后脫模)后，在1900℃保溫30min，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
實施例3
一種陶瓷吸聲材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)分別將20kg剛玉粉、20kg碳化硅粉、25kg堇青石粉和7kg硅酸鈉粉通過球磨充分研磨混合；
(2)在步驟(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、1kg十二烷基硫酸鈉，充分?jǐn)嚢杌旌希?5℃保溫25分，所得物料以1000rpm的攪拌速率攪拌12min，之后倒入模具(厚度為1cm)中；
(3)將步驟(2)所得物料干燥、脫模(自然干燥，表面成型后脫模)后，在1700℃保溫90min，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
實施例4
一種陶瓷吸聲材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)分別將25kg剛玉粉、25kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸鈣粉通過球磨充分研磨混合；
(2)在步驟(1)所得物料中加入7kg聚氧化乙烯、30kg水、2kg十二烷基硫酸鈉，充分?jǐn)嚢杌旌?，?5℃保溫15分，所得物料以1500rpm的攪拌速率攪拌8min，之后倒入模具(厚度為1cm)中；
(3)將步驟(2)所得物料干燥、脫模(自然干燥，表面成型后脫模)后，在1800℃保溫30min，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
實施例5
一種陶瓷吸聲材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)分別將20kg剛玉粉、20kg碳化硅粉、30kg堇青石粉和10kg硅酸鈉粉通過球磨充分研磨混合；
(2)在步驟(1)所得物料中加入5kg聚氧化乙烯、25kg水、2kg十二烷基硫酸鈉，充分?jǐn)嚢杌旌?，?0℃保溫20分，所得物料以1000rpm的攪拌速率攪拌10min，之后倒入模具(厚度為1cm)中；
(3)將步驟(2)所得物料干燥、脫模(自然干燥，表面成型后脫模)后，在1700℃保溫60min，燒結(jié)得到一種陶瓷吸聲材料。
實驗例1
對本發(fā)明所得陶瓷吸聲材料不同頻率下的吸聲系數(shù)進(jìn)行測試，采用駐波管實驗(GB/T18696.1-2004)，所得結(jié)果如下：
表1本發(fā)明所得陶瓷吸聲材料吸聲系數(shù)
對常規(guī)市售吸聲材料不同頻率下的吸聲系數(shù)進(jìn)行測試，采用駐波管實驗(GB/T18696.1-2004)，其中對比例1為超細(xì)玻璃棉，對比例2為礦渣棉，對比例3為玻璃絲，對比例4為珍珠巖砌塊，對比例5為水泥膨脹珍珠巖板，所得結(jié)果如下：
表2常規(guī)吸聲材料吸聲系數(shù)
通過表1和表2可以看出，本發(fā)明陶瓷吸聲材料相比現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)吸聲材料在全頻范圍內(nèi)均具有更為優(yōu)異的吸聲性能，相比對比例中最低厚度為5cm的吸聲材料，本發(fā)明陶瓷吸聲材料產(chǎn)品的厚度約為1cm左右，具有顯著的進(jìn)步性；此外，當(dāng)吸聲材料與建筑表面之間具有空腔時，能夠有效提高吸聲性能，那么當(dāng)本發(fā)明陶瓷吸聲材料具體應(yīng)用時，通過在其與建筑表面之間設(shè)置空腔，還能夠使吸聲效果在表1基礎(chǔ)上大幅提高。
實驗例2
對本發(fā)明所得陶瓷吸聲材料的燃燒性能、環(huán)保性能、濕脹率、抗紫外線、降噪系數(shù)進(jìn)行檢測，結(jié)果如下所示：
表2本發(fā)明陶瓷吸聲材料性能參數(shù)
通過表2可以看出，本發(fā)明陶瓷吸聲材料均具有優(yōu)異的防火性能、環(huán)保性能、耐濕性能和抗紫外線性能，本發(fā)明陶瓷吸聲材料的降噪系數(shù)可達(dá)0.8以上，具有優(yōu)異的降噪性能。
本發(fā)明所得陶瓷吸聲材料具有以下優(yōu)點：
一、抗撞擊——其多孔結(jié)構(gòu)，使面板具有極強(qiáng)的抗擊性，經(jīng)日常實際使用證實；
二、耐刻刮——特殊的多孔結(jié)構(gòu)，使陶瓷板具有耐刻刮性，即使受各種硬物作用也能長期保持外形不受損傷；
三、易清洗——緊密的無滲透表面，使灰塵不易粘附于其上，因此該產(chǎn)品可以用相關(guān)的溶劑很方便地清洗，而不會對顏色產(chǎn)生任何影響；
四、防潮性——吸水性可以和玻璃相媲美，因此不會受天氣變化和潮氣的影響，也不會腐壞或產(chǎn)生霉菌；
五、抗紫外線——防紫外線性能和面板顏色的穩(wěn)定性能都達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)，因此不受天氣變化的影響，不管是日曬雨淋，還是氣溫急劇變化，其核心和外觀都不會改變；
六、防火性——表面對燃燒的香煙有極強(qiáng)的防護(hù)能力，該材料阻燃，面板不會融化，能長期保持特性；
七、耐化學(xué)腐蝕——具有很強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕的特性。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識到，以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍；因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些替換和修改。