发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种功能陶瓷坯料的制备方法,解决了瘠性功能材料粉体与坯料相混合后,所得混合物坯料压制成形性能差的问题。
一种功能陶瓷坯料的制备方法:
a.将陶瓷坯料颗粒分别过10~30目和60~100目的筛,选用10~30目过筛的筛下料和60~100目过筛的筛上料;
b.将功能材料粉体、溶剂与改性添加剂球磨1~36小时,得出功能浆料;
c.将所述功能浆料均匀地包覆在步骤a中得出的所述陶瓷坯料颗粒的表面,得出包覆陶瓷坯料颗粒;
d.将所述包覆陶瓷坯料颗粒放在密闭的空间中陈腐12~36小时。
步骤c中,采用喷雾喷涂的方法,将所述功能浆料雾化后,均匀地粘覆在所述陶瓷坯料颗粒表面,同时不断地翻滚所述陶瓷坯料颗粒,粘覆厚度0.01mm~1.0mm。
步骤b得出的所述功能浆料过250目筛。
所述功能浆料占坯料总重量的3~20wt%;所述功能浆料中所述功能材料粉体为所述功能浆料的30~80wt%,所述溶剂为所述功能浆料的20~70wt%;所述改性添加剂为所述功能材料粉的0.5~9wt%。
所述功能材料粉体选自导电氧化锡、导电氧化锌、导电氧化钛、导电氧化铁、铁氧体或无机纤维的一种或者两种及以上的粉体。
所述溶剂选自水、乙醇或松节水的其中一种或者两种及以上。
所述改性剂选自增塑剂、增强剂、分散剂、减水剂或消泡剂其中的一种或者两种及以上的混合。
所述增塑剂为甘油或乙二醇;所述增强剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇或木质素磺酸钠;所述分散剂为硅酸钠、偏硅酸钠、腐植酸钠、柠檬酸钠、聚丙烯酰胺或亚硫酸纸浆废液;所述消泡剂为乙醇、辛醇或磷酸三丁脂。
本方法还设有步骤d1,陈腐后的所述包覆陶瓷坯料颗粒再与所述a步骤所得陶瓷坯料颗粒混合。
陈腐后的所述包覆陶瓷坯料颗粒再与步骤a中筛分好的所述陶瓷坯料颗粒混合,所述包覆陶瓷坯料颗粒至少占总重量的40%。
本发明针对由于功能材料粉体的加入而使陶瓷坯料的成形性能变差的问题,通过采用液态功能浆料包覆普通陶瓷坯料颗粒的方法,既解决了二级混合工艺陶瓷坯料的成形性能问题,还能进一步减少功能材料粉体的用量,降低成本,技术优势更为突出。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例为电加热陶瓷砖的坯料的制备,制备方法如下:
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过10目和60目的筛,选用10目过筛的筛下料和60目过筛的筛上料;
b.将导电氧化锡粉、导电氧化钛粉和水放入球磨机内,导电氧化锡粉与导电氧化钛粉的重量比为8:2,球磨机的功能材料粉:球:水的重量比为1:2.3:0.6,再加入功能材料粉重量的1.5%的聚乙烯醇,0.04%的磷酸三丁脂,0.15%的腐植酸钠,0.1%的甘油,一起球磨36小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取1.5公斤上述制备好的功能浆料2,采用压缩空气喷雾器,将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1的表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐12小时。
e.将10公斤陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒与3公斤上述筛分好的陶瓷坯料颗粒1相混合。
本实施例中,功能材料粉为导电氧化锡粉与导电氧化钛锌粉的重量比8:2的混合配比,氧化锡是一种优秀的导电材料,化学稳定性好,可经受化学刻蚀,同时也是制备搪瓷的主要原料;氧化钛是一种半导体材料,在纺织机械零件等产品中均有应用。导电氧化锡和导电氧化钛的复合添加有助于导电氧化物的烧结。
本实施例的改性剂采用了聚乙烯醇(增强剂)、磷酸三丁脂(消泡剂)、腐植酸钠(分散剂)与甘油(增塑剂),聚乙烯醇易溶于水,用于制备水溶性胶粘剂,使得功能浆料2变得粘稠,使得不溶于水的功能材料粉可以安定均匀地悬浮在功能浆料2中,而且可以大幅度功能浆料2的粘合能力和热变形温度;腐植酸钠无毒无臭无腐蚀,极易于水,尤其是作为陶瓷制备的分散剂,与聚乙烯醇一同作用于功能浆料2,防止功能材料粉的沉降和凝聚,形成安定悬浮液;甘油无色澄明黏稠液体,无臭,有暖甜味,加入甘油使得陶瓷悬浮凝胶网络软化,降低了坯体内应力,从而尽量减少了脱模过程中产生的裂纹;磷酸三丁脂分子式为C12H27O4P,具有酯的通性,在碱性条件下水解,磷酸三丁脂能消除功能浆料2中的不必要的泡沫,排除不溶于浆料的气体。
本实施例中采用了压缩空气喷雾器,利用空吸作用将功能浆料2变成雾状,均匀地喷射到陶瓷坯料颗粒1的表面,由压缩空气的装置和细管、喷嘴等组成。
本实施例的步骤e中,将已经包覆并陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒再和普通的陶瓷坯料颗粒1进行混合,由于包覆陶瓷坯料颗粒的表面已经包覆了一层功能浆料2,再与一定量的普通的陶瓷坯料颗粒1混合后,依然可以形成三维功能网络结构,而且可以大大地减少功能材料粉的用量,在不影响该功能陶瓷砖的性能的同时,还可以将成本大大地降低。
采用此技术制备的电加热陶瓷坯料烧成后,在通电后可发热,可用于室内加热取暖等场合。
实施例2
本实施例为防静电陶瓷砖的坯料的制备,制备方法如下:
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过10目和100目的筛,选用10目过筛的筛下料和100目过筛的筛上料;
b.将导电氧化铁粉、导电氧化锌和水放入球磨机内,导电氧化铁粉与导电氧化锌粉的重量比为7:3,球磨机的功能材料粉:球:水=1:2:0.45,再加入导电粉重量的1.5%的羧甲基纤维素,0.05%的辛醇,0.3%的偏硅酸钠,一起球磨12小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取850克上述制备好的功能浆料2,采用压缩空气喷雾器,将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐24小时。
e.将10公斤陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒与5公斤上述筛分好的陶瓷坯料颗粒1相混合。
本实施例中,功能材料粉为导电氧化铁粉,氧化铁是一种价格低廉的材料,经过特殊加工处理,可以具有导电性能。导电氧化锌是一种半导体材料,在陶瓷材料中被大量采用。
本实施例的改性剂采用了羧甲基纤维素(增强剂)、辛醇(消泡剂)与偏硅酸钠(分散剂),羧甲基纤维素外观为白色或微黄色絮状纤维粉末或白色粉末,无嗅无味,无毒,易溶于冷水或热水,形成具有一定粘度的透明溶液,使得功能浆料2变得粘稠,使得不溶于水的功能材料粉可以安定均匀地悬浮在功能浆料2中,而且可以大幅度提高功能浆料2的粘合能力和热变形温度;辛醇是无色有特殊臭味的可燃性液体,相对密度0.831,沸点183.5℃,辛醇在工业上常常作为消泡剂,能消除功能浆料2中的不必要的泡沫,排除不溶于浆料的气体;偏硅酸钠为一种盐,分子式可以写成Na2SiO3·nH2O,其粘稠水溶液叫水玻璃,作为陶瓷制备的分散剂与羧甲基纤维素一同作用于功能浆料2,防止功能材料粉的沉降和凝聚,形成安定悬浮液。本实施例采用干压成形的方法,对粉体的塑性要求不高,以上添加剂的加入便可以保证陶瓷坯体的压制成形。
本实施例的步骤e中,将已经包覆并陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒再和普通的陶瓷坯料颗粒1进行混合,由于包覆陶瓷坯料颗粒的表面已经包覆了一层功能浆料2,再与一定量的普通的陶瓷坯料颗粒1混合后,依然可以形成三维功能网络结构,而且可以大大地减少功能材料粉的用量,在不影响该功能陶瓷砖的性能的同时,还可以将成本大大地降低。
本实施例中的防静电陶瓷坯料烧成后,是一种新型防静电材料,克服当前使用的,如环氧和三聚氰氨、PVC防静电涂料、地板、防静电橡胶板等高分子材料易老化、不耐磨、易污染、耐久性和防火欠佳的问题。是目前理想的防静电与装饰兼容的材料。
实施例3
本实施例为电磁屏蔽陶瓷砖的坯料的制备,制备方法如下:
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过10目和80目的筛,选用10目过筛的筛下料和80目过筛的筛上料;
b.将铁氧体粉和水放入球磨机内,铁氧体粉:球:水的重量比为1:1.5:0.5,再加入铁氧体粉重量的2.0%的甲基纤维素,0.07%的辛醇,0.2%的亚硫酸纸浆废液,一起球磨24小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取2.5公斤上述制备好的功能浆料2,采用高压雾化器,将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1的表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐12小时。
e.将10公斤陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒与10公斤上述筛分好的陶瓷坯料颗粒1相混合。
本实施例中,功能材料粉为铁氧体粉,铁氧体是一种可磁化的材料,化学稳定性好,不与水反应,经过特殊处理后具有磁性。
本实施例的改性剂采用了甲基纤维素(增强剂)、辛醇(消泡剂)与亚硫酸纸浆废液(分散剂),羧甲基纤维素外观为白色或微黄色絮状纤维粉末或白色粉末,无嗅无味,无毒,易溶于冷水或热水,形成具有一定粘度的透明溶液,使得功能浆料2变得粘稠,使得不溶于水的功能材料粉可以安定均匀地悬浮在功能浆料2中,而且可以大幅度功能浆料2的粘合能力和热变形温度;辛醇是无色有特殊臭味的可燃性液体,相对密度0.831,沸点183.5℃,辛醇在工业上常常作为消泡剂,能消除功能浆料2中的不必要的泡沫,排除不溶于浆料的气体;亚硫酸纸浆废液为黑色胶状液体,具有表面活性和较强的分散性,作为陶瓷制备的分散剂与羧甲基纤维素一同作用于功能浆料2,防止功能材料粉的沉降和凝聚,形成安定悬浮液。本实施例采用干压成形的方法,对粉体的塑性要求不高,以上添加剂的加入便可以保证陶瓷坯体的压制成形。
本实施例的步骤e中,将已经包覆并陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒再和普通的陶瓷坯料颗粒1进行混合,由于包覆陶瓷坯料颗粒的表面已经包覆了一层功能浆料2,再与一定量的普通的陶瓷坯料颗粒1混合后,依然可以形成三维功能网络结构,而且可以大大地减少功能材料粉的用量,在不影响该功能陶瓷砖的性能的同时,还可以将成本大大地降低。
采用该技术制备的陶瓷坯料烧成后,具有一定的吸收电磁波的功能,可以屏蔽一段频率范围的电磁波。
实施例4
本实施例为短纤维增强陶瓷砖的坯料的制备,制备方法如下:
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过30目和100目的筛,选用30目过筛的筛下料和100目过筛的筛上料;
b.将高温型硅酸铝短纤维、上述陶瓷坯料颗粒1和水放入球磨机内,高温型硅酸铝短纤维与陶瓷坯料
颗粒1的重量比为4:6,球磨机的功能材料粉:球:水的重量比为1:2:0.8,再加入功能材料粉重量的0.70%的羧甲基纤维素、0.15%的硅酸钠、0.10%的乙醇和0.05%的乙二醇一起球磨12小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取0.4公斤上述制备好的功能浆料2,采用压缩空气将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1的表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐12小时。
本实施例中,功能材料粉为高温型硅酸铝短纤维与陶瓷坯料颗粒1重量比3:7的混合配比,硅酸铝纤维又叫陶瓷纤维是一种新型轻质耐火材料,该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好,热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点,广泛用于冶金、电力、机械、化工的热能设备上的保温,也可用于陶瓷增强增韧。
本实施例的改性剂采用了羧甲基纤维素(增强剂)、乙醇(消泡剂)、乙二醇(增塑剂)与硅酸钠(分散剂),羧甲基纤维素外观为白色或微黄色絮状纤维粉末或白色粉末,无嗅无味,无毒,易溶于冷水或热水,形成具有一定粘度的透明溶液,使得功能浆料2变得粘稠,使得不溶于水的功能材料粉可以安定均匀地悬浮在功能浆料2中,而且可以大幅度功能浆料2的粘合能力和热变形温度;乙醇无色透明液体(纯酒精),有特殊香味的气味,易挥发。能与水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,乙醇能消除功能浆料2中的不必要的泡沫,排除不溶于浆料的气体;硅酸钠俗称泡花碱,是一种水溶性硅酸盐,其水溶液俗称水玻璃,是一种分散剂,防止功能材料粉的沉降和凝聚,形成安定悬浮液。
硅酸铝短纤维又叫陶瓷纤维是一种新型轻质耐火材料,该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好,热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点,经特殊加工,可制成硅酸铝纤维板、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维绳、硅酸铝纤维毯等产品。采用该技术制备的陶瓷坯料烧成后,具有较高的机械强度。
实施例5
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过10目和80目的筛,选用10目过筛的筛下料和80目过筛的筛上料;
b.将铁氧体粉和水放入球磨机内,铁氧体粉:球:乙醇的重量比为1:1.5:0.25,再加入铁氧体粉重量的0.4%的乙基纤维素,0.08%的辛醇,0.02%的亚硫酸纸浆废液,一起球磨1小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取0.31公斤上述制备好的功能浆料2,采用高压雾化器,将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1的表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐12小时。
e.将10公斤陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒与6.67公斤上述筛分好的陶瓷坯料颗粒1相混合。
本实施例的溶剂采用了乙醇,乙醇的结构简式为C2H5OH,俗称酒精,它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,是一种在工业上常见的溶剂,在此可以用于溶解乙基纤维素。
本实施例的改性剂采用了乙基纤维素(增强剂)、辛醇(消泡剂)与亚硫酸纸浆废液(分散剂),上述物质都是陶瓷领域中常见常用的增强剂;分散剂亚硫酸纸浆废液可以用柠檬酸钠或聚丙烯酰胺代替,上述物质都是陶瓷领域中常见常用的分散剂。
实施例6
a.将所述陶瓷坯料颗粒1分别过10目和60目的筛,选用10目过筛的筛下料和60目过筛的筛上料;
b.将导电氧化锡粉、导电氧化钛粉和水放入球磨机内,导电氧化锡粉与导电氧化钛粉的重量比为8:2,球磨机的功能材料粉:球:松节水的重量比为1:2.3:2.33,再加入功能材料粉重量的5%的聚乙烯醇,1%的磷酸三丁脂,1.5%的腐植酸钠,1.5%的甘油,一起球磨36小时,制成功能浆料2出料后,浆料过250目筛,放入储浆桶备用。
c.取上述筛分的10公斤陶瓷坯料颗粒1,取2.5公斤上述制备好的功能浆料2,采用压缩空气喷雾器,将功能浆料2雾化,并全部均匀地包覆在10公斤陶瓷坯料颗粒1的表面,制成包覆陶瓷坯料颗粒。
d.将包覆陶瓷坯料颗粒放入袋内密封,在室内陈腐12小时。
e.将10公斤陈腐好的包覆陶瓷坯料颗粒与3公斤上述筛分好的陶瓷坯料颗粒1相混合。
本实施例的溶剂采用了松节水,松节水是一种主要成分为萜烯及双萜的澄清无色液体,分子式C10H16,是一种有机溶剂,可以稀释油漆,使油漆涂抹起来薄露透,流动性好。
本实施例的改性剂采用了聚乙烯醇(增强剂)、磷酸三丁脂(消泡剂)、腐植酸钠(分散剂)与甘油(增塑剂),其中增塑剂甘油可以由乙二醇代替。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:1、彻底解决了瘠性功能材料粉体与坯料相混合后,所得混合物坯料压制成形性能差的问题,由本发明技术制备的功能陶瓷坯料,由于功能粉体被添加的改性剂所改性增塑增强,其压制成形的生坯强度可以达到或超过未混合功能材料的坯料的生坯强度,为陶瓷生产的后工序的进行创造了良好的条件。2、本发明技术制备的功能陶瓷坯料,更容易在陶瓷体内形成网络状的功能材料结构,在具备相同特殊功能条件下,需要加入的功能材料数量比现有技术更少,材料成本更低。3、本发明技术所制备的功能陶瓷坯料质量控制更方便,更适合大批量生产控制和管理。4、本发明技术不仅可用于功能陶瓷坯料的制备,还可用于其它需要在陶瓷体内形成各种材料网络结构的其它陶瓷坯料的制备。
最后应当说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。