CN102241517A - 一种功能型建筑陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，它是采用二级混合工艺在陶瓷坯料颗粒表面包覆一层功能陶瓷材料层，经压制成型和烧成，获得由三维网络结构相于陶瓷填料相组成的功能型建筑陶瓷。本发明可减少功能陶瓷粉体的使用量，降低生产成本，适用于各种陶瓷坯料配方，具有明显的技术创新和成本优势。

Description

一种功能型建筑陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷材料技术领域，更具体的说是涉及一种建筑陶瓷制备方法。
背景技术
传统建筑陶瓷具有的高投入、高污染、高能耗、低附加值等特点，在节约能源、环境友好、提高经济效益等方面面临越来越大的压力。同时，伴随着人民生活水平的不断提高以及国内航空、军工、微电子等行业的不断发展，市场对具有光催化杀菌、自清洁、高韧性、高导热、磁性、高电导等功能的高端建筑陶瓷的需求不断增加，也对传统建筑陶瓷行业的发展提出了更高要求。
目前国内陶瓷行业在建筑陶瓷功能发展方面达成了普遍共识，并尝试采用通用的陶瓷工艺，即在陶瓷矿石原料中加入功能陶瓷粉体材料后，经球磨、过筛、喷雾造粒、压制成型及放釉等建筑生产工艺来进行相关功能型建筑陶瓷开发工作。但由于建筑陶瓷基础原料和功能陶瓷粉体相互影响明显，因此采用该工艺生产的功能型建筑陶瓷将存在性能不稳定、成品率低，工艺控制困难等缺点。更重要的是由于功能陶瓷粉体均匀分布在建筑陶瓷基体中，为了满足使用需要的功能指标要求，必须提高粉体的比例，一般大于30%。与建筑陶瓷基础原料（约几十至几百元/吨）相比，功能陶瓷粉体的价格（约几万至几十万元/吨）非常昂贵，因此所生产的功能型建筑陶瓷成本很高，难以为市场所接受。减少功能陶瓷粉体使用量，进而降低其生产成本是功能型建筑陶瓷市场化的关键问题。
鉴于功能型建筑陶瓷的广阔市场前景，对建筑陶瓷进行功能化设计，开发出性能稳定、生产成本低、具有光催化、自清洁、高韧性、高导热、磁性、高电导等特定功能型建筑陶瓷产品，对于拓展传统陶瓷的市场应用领域，提高传统陶瓷的产品附加值，促进传统陶瓷产业的转型升级都具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种可减少功能陶瓷粉体的使用量，降低生产成本，适用于各种陶瓷坯料配方，具有明显的技术创新和成本优势的功能型建筑陶瓷的制备方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，它是采用二级混合工艺在陶瓷坯料颗粒表面包覆一层功能陶瓷材料层，经压制成型和烧成，获得由三维网络结构相和陶瓷填料相组成的功能型建筑陶瓷。
作为上述方案的进一步说明，所述二级混合工艺是将功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面。
所述功能陶瓷粉体包括光催化陶瓷粉体、自清洁陶瓷粉体、高韧性陶瓷粉体及陶瓷纤维增强材料、高导热陶瓷材料、磁性陶瓷材料以及高电导材料；功能陶瓷粉体中添加有辅料，该辅料是指含有13~30%Al2O3、35~55%SiO2、3~8%CaO、0.3~5%MgO、1~5%K2O、0.5~4%Na2O、2~5%ZnO及0.5~5%BaO的天然矿物和化工原料；功能陶瓷粉体与辅料质量比为（5~60）：（40~95）。
所述功能型建筑陶瓷的制备方法的具体工艺过程如下：
第一步，将功能陶瓷材料进行球磨、烘干及造粒，过30目-600目筛，制成功能陶瓷粉体；
第二步，采用二级混合工艺将第一步所制备的功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面；
第三步，将第二步制备得到的混合粉料压制成形，烧成得到功能型建筑陶瓷。
在所述第二步中的功能陶瓷粉体加入量在1wt%-50wt%，所述混料机采用立式混料机、双螺旋混料机、高速混料机或其它干法混料机型；所述多层等径筛孔的网筛层数为3-8层，筛孔直径为10-50目。
在所述第二步中采用二级混合工艺在陶瓷坯体颗粒表面均匀覆盖一层功能陶瓷粉体，其厚度为1-1000μm。
在所述第三步中，烧成温度为1050-1250℃，烧成时间为35-100分钟。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、本发明采用功能陶瓷粉体材料包括光催化陶瓷粉体、自清洁陶瓷粉体、高韧性陶瓷粉体及陶瓷纤维增强材料、高导热陶瓷材料、磁性陶瓷材料以及高电导材料；功能陶瓷粉体中添加有辅料，该辅料是指含有13~30%Al2O3、35~55%SiO2、3~8%CaO、0.3~5%MgO、1~5%K2O、0.5~4%Na2O、2~5%ZnO及0.5~5%BaO的天然矿物和化工原料；功能陶瓷粉体与辅料质量比为（5~60）：（40~95），该工艺具有广泛的适应性，可用于制备和生产各种功能型建筑陶瓷。
2、采用陶瓷坯料表面覆盖一层功能陶瓷粉体，在瓷砖内部构建功能陶瓷网络，功能陶瓷材料用量少，且不受坯料相组成的影响，性能稳定，成本低，经济适用性强。
3、适用于建筑陶瓷的现行生产工艺制度，（即烧成温度：1050-1250℃，烧成时间为35-100分钟）工艺简单，易于生产。
具体实施方式
本发明一种功能型建筑陶瓷的制备方法，它是采用二级混合工艺在陶瓷坯料颗粒表面包覆一层功能陶瓷材料层，经压制成型和烧成，获得由三维网络结构相于陶瓷填料相组成的功能型建筑陶瓷。二级混合工艺是将功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面。其中，功能陶瓷粉体包括光催化陶瓷粉体、自清洁陶瓷粉体、高韧性陶瓷粉体及陶瓷纤维增强材料、高导热陶瓷材料、磁性陶瓷材料以及高电导材料；功能陶瓷粉体中添加有辅料，该辅料是指含有13~30%Al2O3、35~55%SiO2、3~8%CaO、0.3~5%MgO、1~5%K2O、0.5~4%Na2O、2~5%ZnO及0.5~5%BaO的天然矿物和化工原料；功能陶瓷粉体与辅料质量比为（5~60）：（40~95）。
其中，功能型建筑陶瓷的具体制备方法如下：
第一步，将功能陶瓷材料进行球磨、烘干及造粒，过30目-600目筛，制成功能陶瓷粉体；
第二步，采用二级混合工艺将第一步所制备的功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面；其中，功能陶瓷粉体加入量在1wt%-50wt%，混料机采用立式混料机、双螺旋混料机、高速混料机或其它干法混料机型；所述多层等径筛孔的网筛层数为3-8层，筛孔直径为10-50目；
第三步，将第二步制备得到的混合粉料压制成形，烧成得到功能型建筑陶瓷，烧成温度为1050-1250℃，烧成时间为35-100分钟。
在所述第二步中采用二级混合工艺在陶瓷坯体颗粒表面均匀覆盖一层功能陶瓷粉体，其厚度为1-1000μm。
实施例1
光催化杀菌瓷砖的制备工艺：
1、光催化功能复合陶瓷粉体制备：将(按重量百分比算)改性的锐钛型纳米二氧化钛20%、Al2O316%、SiO250%、CaO2.5%、MgO3.5%、K2O1.8%、Na2O2.2%、ZnO1.6%及BaO2.4%进行混合球磨、烘干、造粒，过100目筛，得到所需要的光催化功能复合陶瓷粉体；
2、将光催化功能复合陶瓷粉体与陶瓷坯料按质量比10:90进行称量配料后置于立式混料机内进行混合，后经6层规格为30目的网筛均匀化处理，在陶瓷坯料颗粒表面均匀包覆一层光催化功能复合陶瓷粉体；
3、将步骤2所得混合粉体压制成型，置于窑内进行烧成，烧成温度为1180℃，烧成时间为55分钟。
将光催化杀菌瓷砖和普通建筑陶瓷置于紫外灯和太阳光下进行对比照射实验，相关实验结果如下所示。
表一、光催化杀菌瓷砖和普通建筑陶瓷抗菌实验结果：
Figure 2011100866496100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
短切纤维韧性增强瓷砖制备工艺：
1、陶瓷短切纤维复合陶瓷粉体制备：将(按重量百分比算)高温型硅酸铝切纤维25%、Al2O318%、SiO246%、CaO2.0%、MgO2.0%、K2O1.8%、Na2O3.2%、ZnO1.0%及BaO0.5%进行混合球磨、烘干、造粒，过100目筛，得到所需的导电粉体；
2、将陶瓷短切纤维复合陶瓷粉体与陶瓷坯料按质量比5:95、10:90、15:85和20:80分别进行称量配料后置于立式混料机内进行混合，后经6层规格为30目的网筛均匀化处理，在陶瓷坯料颗粒表面均匀包覆一层陶瓷短切纤维复合陶瓷粉体；
3、将步骤2所得混合粉体压制成型，置于窑内进行烧成，烧成温度1235℃，烧成时间为60分钟。
表二、短切纤维韧性增强瓷砖和普通建筑陶瓷力学性能对比：
实施例3
高电导瓷砖制备工艺：
1、导电粉体制备：将掺锑氧化锡30%、Al2O314%、SiO245%、CaO2.5%、MgO3.5%、K2O1.2%、Na2O2.8%、ZnO0.5%及BaO0.5%进行混合球磨、烘干、造粒，过100目筛，得到所需的导电粉体；
2、将导电粉体与陶瓷坯料按质量比15:85进行称量配料后置于立式混料机内进行混合，后经6层规格为30目的网筛均匀化处理，在陶瓷坯料颗粒表面均匀包覆一层掺锑氧化锡粉体；
3、将步骤2所得到混合粉体压制成型，置于窑内进行烧成，烧成温度1210℃，烧成时间为65分钟。
经电性检测，产品表面电阻率为8.5×107Ω·cm，体积电阻率为2.6×107Ω。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，它是采用二级混合工艺在陶瓷坯料颗粒表面包覆一层功能陶瓷材料层，经压制成型和烧成，获得由三维网络结构相于陶瓷填料相组成的功能型建筑陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，所述二级混合工艺是将功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面。
3.根据权利要求1所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，所述功能陶瓷粉体包括光催化陶瓷粉体、自清洁陶瓷粉体、高韧性陶瓷粉体及陶瓷纤维增强材料、高导热陶瓷材料、磁性陶瓷材料以及高电导材料；功能陶瓷粉体中添加有辅料，该辅料是指含有13~30%Al2O3、35~55%SiO2、3~8%CaO、0.3~5%MgO、1~5%K2O、0.5~4%Na2O、2~5%ZnO及0.5~5%BaO的天然矿物和化工原料；功能陶瓷粉体与辅料质量比为（5~60）：（40~95）。
4.根据权利要求1所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，所述功能型建筑陶瓷的制备方法的具体工艺过程如下：
第一步，将功能陶瓷材料进行球磨、烘干及造粒，过30目-600目筛，制成功能陶瓷粉体；
第二步，采用二级混合工艺将第一步所制备的功能陶瓷粉体按一定比例加入到陶瓷坯料后置于混料机中进行混合，后经多层等径筛孔进行均匀化处理，实现功能陶瓷粉体均匀包覆于陶瓷坯料颗粒表面；
第三步，将第二步制备得到的混合粉料压制成形，烧成得到功能型建筑陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述第二步中的功能陶瓷粉体加入量在1wt%-50wt%，所述混料机采用立式混料机、双螺旋混料机、高速混料机或其它干法混料机型；所述多层等径筛孔的网筛层数为3-8层，筛孔直径为10-50目。
6.根据权利要求4所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述第二步中采用二级混合工艺在陶瓷坯体颗粒表面均匀覆盖一层功能陶瓷粉体，其厚度为1-1000μm。
7.根据权利要求4所述的一种功能型建筑陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述第三步中，烧成温度为1050-1250℃，烧成时间为35-100分钟。
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