本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板及其制备方法和应用。
背景技术：
发泡陶瓷(也称“泡沫陶瓷”)是一种新型的多孔陶瓷材料，具有良好的化学稳定性、热稳定性、抗蚀性及较高的机械强度，已广泛应用于生物、医药、食品、环境、纺织、石油、冶金、化工、机械、矿山、水泥和能源等各个领域。
发泡陶瓷拥有的这些性能使得其在很多方面都有较好的应用前景，但是其装饰效果较差，目前多采用表面涂覆涂料或者表面粘贴瓷砖的方式，而这些方式都有一定的局限性，例如表面涂覆涂料在受到碰撞后容易碎裂、脱落，影响装饰效果。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板，由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉面层，所述发泡陶瓷层、所述致密封闭连接层和所述装饰釉面层为一次烧成；所述发泡陶瓷层主要由如下原料制成：粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石、石英砂和发泡剂；所述致密封闭连接层主要由如下原料制成：粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石和石英砂。
优选地，按照重量份数计，所述发泡陶瓷层主要由如下原料制成：粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份、石英砂5～10份和发泡剂0.25～1份。
优选地，按照重量份数计，所述致密封闭连接层主要由如下原料制成：粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份和石英砂5～10份。
优选地，所述装饰釉面层由下至上依次包括密封面釉层、花釉层和透明釉层。
优选地，所述密封面釉层主要由超白面釉和al2o3粉按照质量比为1：0.06～0.1混合而成。
优选地，按照重量百分比计，所述超白面釉主要由如下组分组成：55～57％sio2、33～35％al2o3、0.1～0.5％fe2o3、0.1～0.5％tio2、0.1～0.5％cao、0.1～0.5％mgo、1～2％k2o、1～2％na2o，0.1～1％zro2和5～7％loi，其中loi为烧失量。
优选地，所述发泡剂为绿碳化硅，所述发泡剂的粒径为1000～2500目；所述致密封闭连接层的厚度为5～8mm。
本发明所用原料中，绿泥石和粘土作为可塑性的原材料，保证良好的压制成型效果，同时绿泥石和粘土可以合成具有低热膨胀系数的堇青石，从而降低发泡陶瓷板的热膨胀系数。长石和滑石在配方中起熔剂性原材料作用，由于发泡剂绿碳化硅发生氧化反应生成的sio2会包覆绿碳化硅颗粒，使其难以继续进行氧化反应产生气体，严重影响发泡效果，将长石和滑石作为熔剂性原材料在高温下可熔解绿碳化硅表面的sio2，使得绿碳化硅氧化反应持续进行，从而形成均匀的、较大的气孔结构。石英砂在配方中起助熔剂的作用，在高温下形成足够的液相。
本发明的第二目的在于提供上述所述的低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份数计，将粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份、石英砂5～10份和发泡剂0.25～1份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、按照重量份数计，将粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份和石英砂5～10份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.06～0.1加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，得到发泡陶瓷板。
优选地，s5中所述烧成的温度为1150～1250℃，烧成的保温时间为30～90min。
本发明的第三个目的在于提供上述所述的发泡陶瓷板在建筑材料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明发泡陶瓷板设置三层结构：发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉面层，通过一次烧成，使得三层结构能够良好结合在一起，赋予了发泡陶瓷板良好的装饰效果。
(2)由于发泡陶瓷板在烧成过程中会产生气体，如果不作处理会逸散出来破坏装饰釉面层结构，使得装饰釉面层的表面出现鼓包甚至破碎孔洞结构，本发明通过设置致密封闭连接层，在烧成过程中阻挡气体溢出破坏装饰釉面层结构，并且在超白面釉引入al2o3粉，也可以将逸散出来的气孔密封，进一步保证了装饰釉面层的完整性和装饰性。
(3)本发明以固体废弃物粉煤灰为主要原材料制备发泡陶瓷板，向发泡陶瓷层及致密封闭连接层的配方中引入绿泥石和粘土来合成堇青石，利用堇青石具有低热膨胀系数的特性，使得制备出的发泡陶瓷板也具有较低的热膨胀系数，有利于提高发泡陶瓷板的耐热冲击性。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉面层，其中致密封闭连接层的厚度为8mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、粘土15份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、粘土15份、长石25份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、粘土15份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、粘土15份、长石25份和石英砂5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.06加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1250℃，保温30min。
实施例2
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉层，其中致密封闭连接层厚度为5mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰30份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.5份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰30份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰30份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰30份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份和石英砂5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.07加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1200℃，保温60min。
实施例3
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉层，其中致密封闭连接层厚度为5mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石10份、粘土20份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.75份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石10份、粘土20份、长石25份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石10份、粘土20份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.75份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石10份、粘土20份、长石25份和石英砂5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.1加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1150℃，保温90min。
实施例4
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉层，其中致密封闭连接层厚度为6mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份、石英砂10份和绿碳化硅0.5份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份和石英砂10份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份、石英砂10份和绿碳化硅0.5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份和石英砂10份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.09加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1200℃，保温60min。
实施例5
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉层，其中致密封闭连接层厚度为7mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石30份、石英砂5份和绿碳化硅1份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石30份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份、石英砂10份和绿碳化硅0.5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰25份、绿泥石15份、滑石5份、粘土20份、长石25份和石英砂10份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.08加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1150℃，保温60min。
对比例1(与实施例1的区别在于未添加绿泥石)
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉层，其中致密封闭连接层厚度为8mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、滑石10份、粘土15份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、滑石10份、粘土15份、长石25份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰35份、滑石10份、粘土15份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰35份、滑石10份、粘土15份、长石25份和石英砂5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.06加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1250℃，保温30min。
对比例2(与实施例1的区别在于未添加粘土)
一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板由下至上依次包括发泡陶瓷层、致密封闭连接层和装饰釉面层，其中致密封闭连接层的厚度为8mm。
发泡陶瓷层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份。
致密封闭连接层所用原材料按重量份数计包括：粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、长石25份和石英砂5份。
上述低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板的制备方法，包括如下步骤：
s1、将粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、长石25份、石英砂5份和绿碳化硅0.25份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到发泡料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s2、将粉煤灰35份、绿泥石10份、滑石10份、长石25份和石英砂5份加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到浆料，再经过喷雾干燥、陈腐均化得到致密封闭连接层备用料；其中喷雾干燥水分控制在4.5～6％之间，陈腐均化的时间大于36h；
s3、将超白面釉与al2o3粉按照质量比为1：0.06加入到球磨罐中进行混合球磨30～50min，得到密封面釉；
s4、将发泡料和致密封闭连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和致密封闭连接层，在致密封闭连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，置于干燥窑中进行干燥，得到发泡陶瓷板坯体；
s5、刮去干燥后的发泡陶瓷板坯体侧面残留的釉料，然后置于窑炉中进行烧成，窑炉烧成温度为1250℃，保温30min。
产品性能测试
取实施例1～5和对比例1分别制得的发泡陶瓷板进行体积密度、导热系数和热膨胀系数性能测试，测试结果如下表1所示。
表1性能测试结果
由表1可看出，本发明实施例1～5制备得到了体积密度为500～600kg/m3，导热系数为0.05～0.1w/m℃，热膨胀系数为3.9～4.4k-1×10-6的发泡陶瓷板，对比例1～2由于未添加绿泥石或未添加粘土制备的发泡陶瓷板的热膨胀系数均高于实施例1～5，说明绿泥石和粘土具有一定的协同作用，能够更好地合成堇青石，使本发明发泡陶瓷板具有较低的热膨胀系数。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
1.一种发泡陶瓷板，其特征在于，由下至上依次包括发泡陶瓷层、连接层和釉面层，所述发泡陶瓷层、所述连接层和所述釉面层为一次烧成；所述发泡陶瓷层主要由如下原料制成：粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石、石英砂和发泡剂；所述连接层主要由如下原料制成：粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石和石英砂。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，按照重量份数计，所述发泡陶瓷层主要由如下原料制成：粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份、石英砂5～10份和发泡剂0.25～1份。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，按照重量份数计，所述连接层主要由如下原料制成：粉煤灰25～35份、绿泥石10～15份、滑石5～10份、粘土15～20份、长石25～35份和石英砂5～10份。
4.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，所述釉面层由下至上依次包括密封面釉层、花釉层和透明釉层。
5.根据权利要求4所述的发泡陶瓷板，其特征在于，所述密封面釉层主要由超白面釉和al2o3粉按照质量比为1：0.06～0.1混合而成。
6.根据权利要求5所述的发泡陶瓷板，其特征在于，按照重量百分比计，所述超白面釉主要由如下组分组成：55～57％sio2、33～35％al2o3、0.1～0.5％fe2o3、0.1～0.5％tio2、0.1～0.5％cao、0.1～0.5％mgo、1～2％k2o、1～2％na2o，0.1～1％zro2和5～7％loi。
7.根据权利要求1所述的发泡陶瓷板，其特征在于，所述发泡剂为绿碳化硅，所述发泡剂的粒径为1000～2500目；所述连接层的厚度为5～8mm。
8.权利要求1-7中任一项所述的发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石、石英砂和发泡剂进行混合球磨，得到浆料，再经过喷雾干燥、均化得到发泡料；
s2、将粉煤灰、绿泥石、滑石、粘土、长石和石英砂进行混合球磨，得到浆料，再经过喷雾干燥、均化得到连接层备用料；
s3、将超白面釉与al2o3粉进行混合球磨，得到密封面釉；
s4、将发泡料和连接层备用料依次布施到模具中进行压制成型，得到发泡陶瓷层和连接层，在连接层上淋密封面釉，再印花釉，然后淋透明釉，干燥后得到发泡陶瓷板坯体；
s5、将干燥后的发泡陶瓷板坯体进行烧成，得到发泡陶瓷板。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，s5中所述烧成的温度为1150～1250℃，烧成的保温时间为30～90min。
10.权利要求1-7中任一项所述的发泡陶瓷板在建筑材料中的应用。
技术总结