CN104591709A - 一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板，厚度为0.5~1.5mm，强度为160MPa~200Mpa，由以下质量百分比例的矿物质原料经水系流延工艺制备而成：滑石70wt%~75wt%、高岭土10wt%~15wt%、钾长石6wt%~10wt%、碳酸钡2wt%~5wt%、氧化锌1-3wt%、其它碱土金属矿物4wt%~6wt%；制备过程的调浆过程主要包括高速球磨、快磨慢磨分散、慢磨增塑增粘、真空搅拌除泡四个阶段，然后流延烧制获得高强度的陶瓷超薄板，并具有材质轻盈、透光性好、质感细腻、白度高等特点，且易于工业化实施，大批量制备稳定、一致化性能高。

Description

一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板及其制备方法，属传统陶瓷制备技术领域。

背景技术

通常传统陶瓷按照瓷质主要可分为长石质瓷、骨质瓷和镁质瓷等，其中长石质瓷的抗折强度一般为80MPa左右，骨质瓷的抗折强度为137Mpa以上，而镁质瓷的抗折强度为145MPa左右。镁质瓷因其绝缘性好，在电瓷中扮演重要角色，镁质瓷还具有机械强度高、热稳定性好、瓷质细腻洁白、透光性好等优点，该材质的日用瓷餐具、茶具与传统瓷比另有韵味，在国内外市场上倍受青睐。通过水系流延技术制备的超薄镁质瓷薄板材质轻盈(对负载物体施加的压力小)、透光性好、质感细腻等特点在陶瓷市场上显示出很大的应用前景，可用于超薄瓷板、半透光板、陶瓷邮票、陶瓷马赛克的生产制造。由于其超薄材质在生产过程中原料消耗少、能耗低、窑具损耗小，能有效地推动陶瓷工业生产的可持续发展，并给厂家带来较高的经济效益。

组成镁质瓷坯体配方主要矿物原料有滑石、长石、高岭土和少量碳酸钡、碳酸钙及氧化锌，成瓷后的镁质瓷主晶相为原顽火辉石，其次为玻璃物质、斜顽火辉石、少量气孔和堇青石。从镁硅铝三元系统相图中可以看出：顽火辉石初晶区等温线较密集，说明在烧结过程中液相量的变化比较缓慢，为此在此组成温度范围内的镁质瓷坯体会有较宽的烧成范围。而偏高岭土与偏滑石的连线上等温线稀疏，该段配合点的烧成温度高且烧成范围窄，但钾长石的引入可以在瓷体烧成过程中产生高粘度的液相，随着温度的升高，液相量的变化也较缓慢，因此镁质瓷的烧成范围变宽且烧成温度降低，烧成的瓷体变形度小，其主晶相原顽火辉石的晶型转变受到抑制。钾长石用量与滑石用量比一般在1∶7.2～1∶2.7之间。高岭土过量地引入会使组成偏向堇青石区域，烧成范围变窄，一般高岭土用量不超过15wt％为好。滑石的用量增多，瓷体的膨胀系数增加，热稳定性会变差，一般滑石用量大于高岭土用量的四倍时，该配方有较宽的烧成温度范围。碱土金属的引入有利于玻璃相的生成促进瓷体烧成，形成高粘度的玻璃相拓宽烧成范围。其中适量碳酸钙的引入还可以提高瓷体的透明度和耐磨性；适量氧化锌的引入可以提高瓷体的光泽度；适量碳酸钡的引入可生成硅钡质玻璃，包裹在原顽火辉石晶体表面抑制其晶型的转变。

要制备陶瓷超薄板，材料的高强度是必须满足的条件。传统的镁质瓷烧成温度范围较窄，因此获得高强度(160MPa～200MPa)、烧成范围较宽的镁质瓷配方。镁质超薄陶瓷板的制备过程中可能会遇到瓷体强度低、烧成范围窄、坯料流延性能差等问题，本发明将根据MgO-A1₂O₃-SiO₂三元系统相图系统分析滑石、长石、高岭土用量对镁质瓷强度的影响，调试出抗折强度高、烧成范围较宽的镁质瓷配方，采用该配方，进一步通过水系流延法制备陶瓷超薄板。流延成型是一种目前比较成熟的能获得高质量陶瓷基片及多层结构材料的成型方法，流延浆料由陶瓷粉体、溶剂、流延助剂(分散剂、结合剂、增塑剂)等组成。由于溶剂的不同，流延工艺分为以有机物为溶剂的非水系流延和以水为溶剂的水系流延，非水系流延工艺目前比较成熟，已广泛用于电子陶瓷的片式元件的制备如氧化铝基板、片式电阻和片式电容等。但非水系流延的溶剂一般为有毒有机物(甲苯、二甲苯或丙酮等)，不仅对人体有害，而且严重污染环境。因此，研究环境友好型、绿色低成本的水系流延技术成为新的趋势，但其缺点是：(1)水的表面张力大，与无机粉体的润湿性较差，导致浆料中的细小气泡排除困难；(2)相比较非水系流延，商业上可选择的水溶性的分散剂和粘结剂及塑化剂非常有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高强度镁质瓷超薄板及其制备方法。根据MgO-A1₂O₃-SiO₂三元系统相图系统分析滑石、长石、高岭土用量对镁质瓷强度的影响，提供一种抗折强度高、烧成范围较宽的镁质瓷配方，采用该配方，进一步采用水系流延法，通过优化制备工艺以及选择合适的分散剂、塑化剂和粘结剂，有效克服了坯片内部存在颗粒分散不均匀和颗粒之间的应力等问题，制备出高强度(160MPa～200MPa)的陶瓷超薄板，该超薄板的厚度为0.5-1.5mm，面积大小范围为几十平方厘米到几百平方厘米甚至更大，取决于其成型设备(流延机的宽度和长度)和烧成设备(窑炉的宽度和长度)的尺寸。并具有材质轻盈、透光性好、质感细腻、白度高等特点，且易于工业化实施，大批量制备稳定、一致化性能高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板，由以下质量百分比例的矿物质原料经水系流延工艺制备而成，总和100wt％：

滑石70wt％～75wt％

高岭土10wt％～15wt％

钾长石6wt％～10wt％

碳酸钡2wt％～5wt％

氧化锌1-3wt％

其它碱土金属矿物4wt％～6wt％；

优选的，所述其它碱土金属矿物选自石灰石、方解石和白云石。

优选的，所述高强度镁质瓷陶瓷超薄板的厚度为0.5～1.5mm，强度为160～200Mpa。

本发明进一步公开所述的一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板的制备方法，包括以下步骤：

(1)高速球磨阶段：按一定的料∶球∶水比例将各矿物质原料置于行星球磨机中球磨，然后干燥，获得镁质瓷干坯料；

(2)快磨慢磨分散阶段：将制得的镁质瓷干坯料加水配成浆料，并在辊轮球磨机上快磨分散，然后调节浆料成弱碱性并加入分散剂，慢磨分散；

(3)慢磨增塑增粘阶段：向分散好的弱碱性浆料中加入预先混合均匀的增塑剂和粘结剂，然后在辊轮球磨机上慢磨，使浆料混合均匀；

(4)真空搅拌除泡阶段：在混合均匀的镁质瓷浆料中加入除泡剂，然后真空搅拌，得到具有均一性的镁质瓷流延浆料；

(5)流延成型阶段：经过流延机1.0～3.0mm高的刀口，流出镁质瓷浆料层，干燥后得到流延片素坯，然后烧制获得所述的高强度镁质瓷陶瓷超薄板。

其中，

优选的，步骤(1)中，料∶球∶水质量比为1∶1∶0.8～1。

优选的，步骤(1)中，所述行星球磨机转速330～350r/min，球磨0.5-3.0小时。

优选的，步骤(1)中，球磨后过250目的筛，过筛浆料在100℃～120℃温度下烘干。

优选的，步骤(2)中，加氨水制得pH为9～10的弱碱性镁质瓷浆料，其中干料含量74-78wt％。

优选的，步骤(2)中，所述分散剂为聚丙稀酸(PAA)，分子量8000-10000g/mol。

优选的，步骤(2)中，所述分散剂用量为镁质瓷干坯料重量的2～2.5wt％。

优选的，步骤(2)中，所述快磨分散的转速为180～300r/min，快磨10-50min；所述慢磨分散的转速为130-150r/min，慢磨20-24h；快磨分散过程保证浆料有良好的均一性，也避免了一些团聚的发生。慢磨是为了分散剂在无机粉体颗粒表面进行吸附和包裹，达到吸附与解析的平衡。

优选的，所述增塑剂选自聚乙二醇(PEG，分子量400-600g/mol)；所述粘结剂为B-1070乳胶、聚乙烯醇(PVA，聚合度为1700-2000)中的任一种或二者的组合。

优选的，所述增塑剂占所述分散好的弱碱性浆料总重的1.5～3.0wt％；所述粘结剂的加入量，以粘结剂干重计，占所述分散好的弱碱性浆料总重的5～10wt％。

优选的，所述粘结剂为B1070乳胶和聚乙烯醇的均匀混合物，其中B-1070乳胶和聚乙烯醇按重量比1:1混合。

优选的，所述聚乙烯醇粘结剂预先溶解在蒸馏水中，并80-95℃下加热直到聚乙烯醇完全溶解，并过250目筛，得到聚乙烯醇含量为10-20wt％的水溶液再与其它组分进行混合。

优选的，步骤(3)中得到的混合均匀的镁质瓷浆料中水分含量为22.8-56.6wt％。

优选的，步骤(3)中，所述辊轮球磨机的转速为60～100r/min，慢磨20-24h。增塑增粘过程选择慢磨是为了保证乳胶的结构不发生变化，长时间慢磨是确保增塑剂和粘结剂与物料间混合均匀。增塑剂的添加能够提高素坯韧性和强度。

优选的，步骤(4)中，所述除泡剂选自DF-K03。

优选的，步骤(4)中，所述除泡剂用量占所述混合均匀的镁质瓷浆料总重的0.1～0.2wt％。

优选的，步骤(4)中，所述真空搅拌的真空度为-0.08～-0.095MPa，真空搅拌20～30min。真空搅拌获得无气泡的、均匀的流延浆料。气泡的存在会导致流延片干燥时发生开裂现象，而且干燥后形成的针孔对陶瓷片的各种性能都会造成不良影响。

优选的，步骤(5)中，所述干燥为自然干或在50℃～60℃下烘干。

优选的，所述烧制过程为两个阶段：第一阶段最高温度500-700℃，升温速度为2-5℃/min，并在最高温度下保温1-4小时；第二阶段最高温度为1260～1280℃，升温速度为3-7℃/min，并在此最高温度下保温20～30min。

本发明所提供的超薄陶瓷板主要用于日常生活中，尺寸大小可达几十平方厘米到几百平方厘米，厚度仅在0.5-1.5mm，不同于电子陶瓷工业中的片式元件(其尺寸大小仅为几平方毫米，基板最大也仅为几平方厘米)。对于大面积(即几十平方厘米到几百平方厘米)、超薄板(厚度为0.5-1.5mm)烧成后仍可获得平整的难度是很大的，其主要原因是成型后坯片内部存在颗粒分散不均匀和颗粒之间有应力。本发明，前者通过湿法成型和加强浆料的分散得到基本解决，后者的解决有赖于消除有机物与陶瓷粉体颗粒之间的应力。本发明通过加强浆料的分散和消除无机颗粒与有机分子之间的应力，通过水系流延成型，然后干燥，获得无应力的陶瓷流延坯片，这种大面积、超薄的坯片通过一定温度烧成后，其平整度高。国家最新瓷砖平整度标准是平整度：用对角线的长度与中心凹陷高度做比较，偏差≤±0.5％。

对流延浆料进行分散，获得分散均匀一致的浆料，即无机粉体颗粒在水介质中彼此之间的距离一致，分散剂和粘结剂及塑化剂分子在水介质中亦均匀分散在无机粉体颗粒的周围，本发明是通过加强球磨分散和进行有效球磨分散以及选择适当的分散剂、粘结剂和塑化剂来实现这一点的。

如何消除坯片中的应力非常关键。有机物的分子一般是长链型结构，在水介质中以微卷曲的“毛线”状存在水介质中。如果是颗粒状(即单分散的球形)的粘结剂，其被无机粉体颗粒吸附作为陶瓷粉体颗粒的粘结剂，其应力基本上是没有的，但该种分散剂为乳胶型分散剂，可选择的商品化水性乳胶粘结剂比较少，且由于其形态的原因，普遍粘结性能要弱于分子为线型的粘结剂。乳胶粘结剂可以单独使用，因为其颗粒之间可以自由地滑动，其有机物的玻璃转化温度通常小于摄氏温度零度，这也说明了该粘结剂本身具有非常好的柔韧性，不需要外加塑化剂。而线型分子的粘结剂，如PVA(聚乙烯醇)，其有机分子有大量的羟基，分子间的羟基可以形成结合力非常强的“氢键”，所以该有机物的玻璃转化温度为室温左右，如果不加塑化剂，将其长链分子之间的作用力削弱，那么溶解好的PVA粘结剂在浆料中很容易重新晶化，不能很好地分散在浆料中，如果将PVA与塑化剂(如PEG，聚乙二醇，分子量为400g/mol)与混合搅拌，聚乙二醇的分子插入聚乙烯醇分子间，削弱聚乙烯醇分子间的作用力，使得PVA的玻璃转化温度点降低到室温以下，这样可以避免PVA分子在水介质中重新晶化，即结团不能溶解在水介质中。同时聚乙二醇分子具有很好的柔韧性，使得PVA粘结剂具有一定的柔韧性，有助于坯片的弯曲和卷曲，提高坯片的强度与韧性。

采用水系流延技术制备的镁质超薄陶瓷板厚度仅为0.5～1.5mm，薄板单面积的瓷体质量仅为传统瓷板的十分之一左右。镁质超薄陶瓷板具有半透光性、白度80％以上、机械强度高和材质轻薄的特点，在陶瓷行业中有很好的应用前景。本发明的目的在于提供一种高强度、半透明及大规格镁质瓷陶瓷超薄板的制备方法。水系流延制得的镁质瓷坯体，经高温烧结制得镁质瓷超薄板。镁质瓷超薄板具有材质轻盈、透光性好、质感细腻、白度高等特点，且易于工业化实施，大批量制备稳定、一致化性能高。

附图说明

图1实施例1制得的高强度镁质瓷流延陶瓷片透明度效果图(厚度为1.3mm)

图2市售的铝质瓷流延陶瓷片透明度效果图

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

先按照以下配方进行配料：滑石70.3wt％、高岭土12.7wt％、钾长石6.8wt％、碳酸钡2.9wt％、石灰石4.9wt％、氧化锌2.4wt％。

镁质瓷流延浆料主要包括高速球磨、快磨慢磨分散、慢磨增塑增粘、真空搅拌除泡四个阶段，严格按要求进行流延浆料的制备可获得流延性能较好的流延浆料。

(a)高速球磨阶段：配好的镁质瓷坯料在行星球磨机中以料∶球∶水比为1∶1∶0.9、转速350r/min，球磨1.5h，然后100℃～120℃温度下烘干备用。此过程使大颗粒的矿物达到一定细度(坯料细度小于250目，即颗粒直径小于61um)，且各原料混合均匀；(b)先快速球磨再慢速球磨：通过静电位阻和空间位阻对陶瓷粉体颗粒进行分散，首先，通过加入一定量的氨水到镁质瓷浆料(镁质瓷配方固含量为77wt％)中，使得浆料的pH值为9.0，实现静电位阻机制分散。其次，加入分散剂PAA(聚丙稀酸)2.0wt％，该分散剂的分子量为9000g/mol，该数值的分子量分散剂可以有效分散上述所述的粉体颗粒尺寸，如果分散剂分子量过大，即其线性分子过长，容易缠绕在粉体颗粒上，使得颗粒之间容易应高分子分散不均匀产生应力；如果分散剂分子量过小，即其线性分子过短，其在粉体颗粒上的吸附位点不多，吸附不牢，在球磨分散中分散剂容易从新溶入水介质中，起不到分散剂的效果。在加入氨水前，进行270r/min快磨30min，采用比较大的冲击力是为了将粉体颗粒的软团聚体分散开来。在调节pH值和添加分散剂后，进入慢速球磨，球磨时间为24hr，球磨速度为130转/分，慢速球磨是为了分散剂在无机粉体颗粒表面进行吸附和包裹，达到吸附与解析的平衡，到达这一平衡需要一定的时间；(c)慢磨增塑增粘阶段：分散好的浆料里添加1.5wt.％的聚乙二醇(PEG，400g/mol)和5wt％的B-1070乳胶用于增塑增粘(聚乙二醇和B-1070乳胶预先充分搅拌混合)，在辊轮球磨机上70r/min慢磨20h，得到水分含量为23.8wt％的均匀镁质瓷浆料。。增塑增粘过程选择慢磨是为了保证乳胶的结构不发生变化，长时间莫是确保增塑剂与物料间混合均匀，增塑剂的添加是为了提高素坯韧性和强度；(d)真空搅拌除泡阶段：在配好的浆料中滴加0.15wt％的除泡剂DF-K03，然后真空-0.085MPa下搅拌20min，获得无气泡的、均匀的流延浆料。气泡的存在会导致流延片干燥时发生开裂现象，而且干燥后形成的针孔对陶瓷片的各种性能都会造成不良影响。

镁质瓷流延浆料通过流延机2.5mm高的卡口，在流延膜上流出厚2.5mm的浆层，24小时自然干燥后获得表面光滑、无裂纹、厚1.8mm的流延坯片。

由于镁质瓷流延片中含大量的有机物，在烧成过程中需增加排胶阶段，才能保证有机物充分反应和挥发。超薄板的烧成温度范围为1270℃，保温时间为25min。其烧成制度具体如下：室温至600℃，升温速度为5℃/min；在600℃保温4h；600℃至1270℃，升温速度为6℃/min；在1270℃保温25min；自然冷却，获得厚度均为1.3mm的镁质瓷流延陶瓷片，强度为182MPa，该镁质瓷流延陶瓷片(图1)的透明度，与市场上铝质瓷流延陶瓷片(图2)的透明度相比，明显优于市场铝质瓷流延陶瓷片的透明度。

实施例2

先按照以下配方进行配料：滑石71.4wt％、高岭土12.7wt％、钾长石7.4wt％、碳酸钡2.1wt％、白云石4.7wt.％、氧化锌1.7wt％。

镁质瓷流延浆料主要包括高速球磨、快磨分散、慢磨增塑增粘、真空搅拌除泡四个阶段，严格按要求进行流延浆料的制备可获得流延性能较好的流延浆料。(a)高速球磨阶段：配好的镁质瓷坯料在行星球磨机中以料∶球∶水比为1∶1∶0.9、转速350r/min，球磨45min，然后100℃～120℃温度下烘干备用。此过程使大颗粒的矿物达到一定细度(坯料细度小于250目，即颗粒直径小于61um)，且各原料混合均匀；(b)先快速球磨再慢速球磨：通过静电位阻和空间位阻对陶瓷粉体颗粒进行分散，首先，通过加入一定量的氨水到镁质瓷浆料(镁质瓷配方固含量为78wt％)中，使得浆料的pH值为9.0，实现静电位阻机制分散。其次，加入分散剂PAA(聚丙稀酸)2.5wt％，该分散剂的分子量为10000g/mol，该数值的分子量分散剂可以有效分散上述所述的粉体颗粒尺寸，如果分散剂分子量过大，即其线性分子过长，容易缠绕在粉体颗粒上，使得颗粒之间容易应高分子分散不均匀产生应力；如果分散剂分子量过小，即其线性分子过短，其在粉体颗粒上的吸附位点不多，吸附不牢，在球磨分散中分散剂容易从新溶入水介质中，起不到分散剂的效果。在加入氨水前，进行270r/min快磨50min，采用比较大的冲击力是为了将粉体颗粒的软团聚体分散开来。在调节pH值和添加分散剂后，进入慢速球磨，球磨时间为20hr，球磨速度为130转/分，慢速球磨是为了分散剂在无机粉体颗粒表面进行吸附和包裹，达到吸附与解析的平衡。到达这一平衡需要一定的时间；(c)慢磨增塑增粘阶段：分散好的浆料里添加3wt％的PEG600(分子量为600g/mol)和5wt.％的PVA(聚合度为1750)作为增塑增粘剂；PVA粘结剂应事先在蒸馏水，置于烘箱中80℃加热12h至完全溶解，并将PVA溶液过250目筛，得到PVA含量为15wt％的溶液备用；再将PEG与溶解完全的PVA溶液进行充分搅拌混合后，加入球磨罐中。在辊轮球磨机上90r/min慢磨20h，得到水分含量为36.4wt％的均匀镁质瓷浆料。增塑过程选择长时间慢磨是为了保证塑化剂和粘结剂有机分子在无机粉体颗粒上达到吸附和解析的平衡，确保增塑增粘剂与物料间混合均匀，增塑剂的添加是为了提高素坯韧性和强度；(d)真空搅拌除泡阶段：在配好的浆料中滴加0.2wt％的除泡剂DF-K03，然后真空-0.095MPa下搅拌20min，获得无气泡的、均匀的流延浆料。气泡的存在会导致流延片干燥时发生开裂现象，而且干燥后形成的针孔对陶瓷片的各种性能都会造成不良影响。

镁质瓷流延浆料通过流延机3.0mm高的卡口，在流延膜上流出厚3.0mm的浆层，24小时自然干燥后获得表面光滑、无裂纹、厚2.0mm的流延坯片。

由于镁质瓷流延片中含大量的有机物，在烧成过程中需增加排胶阶段，才能保证有机物充分反应和挥发。超薄板的烧成温度范围为1270℃，保温时间为25min。其烧成制度具体如下：室温～600℃，升温速度为4℃/min；在600℃保温2h；600℃～1270℃，升温速度为7℃/min；在1270℃保温20min；自然冷却，获得厚度均为1.5mm的镁质瓷流延陶瓷片，强度为178MPa，该镁质瓷流延陶瓷片同图1所示。

实施例3

先按照以下配方进行配料：滑石73.2wt％、高岭土10.6wt％、钾长石7.3wt％、碳酸钡2.6wt％、方解石4.1wt.％、氧化锌2.2wt.％。

镁质瓷流延浆料主要包括高速球磨、快磨分散、慢磨增塑、真空搅拌除泡四个阶段，严格按要求进行流延浆料的制备可获得流延性能较好的流延浆料。(a)高速球磨阶段：配好的镁质瓷坯料在行星球磨机中以料∶球∶水比为1∶1∶0.9，转速350r/min，球磨3h，然后100℃～120℃温度下烘干备用。此过程使大颗粒的矿物达到一定细度(坯料细度小于250目，即颗粒直径小于61um)，且各原料混合均匀；(b)先快速球磨再慢速球磨：通过静电位阻和空间位阻对陶瓷粉体颗粒进行分散，首先，通过加入一定量的氨水到镁质瓷浆料(镁质瓷配方固含量为74wt％)中，使得浆料的pH值为10.0，实现静电位阻机制分散。其次，加入分散剂PAA(聚丙稀酸)2.0wt％，该分散剂的分子量为8000g/mol，该数值的分子量分散剂可以有效分散上述所述的粉体颗粒尺寸，如果分散剂分子量过大，即其线性分子过长，容易缠绕在粉体颗粒上，使得颗粒之间容易应高分子分散不均匀产生应力；如果分散剂分子量过小，即其线性分子过短，其在粉体颗粒上的吸附位点不多，吸附不牢，在球磨分散中分散剂容易从新溶入水介质中，起不到分散剂的效果。在加入氨水前，进行200r/min快磨10min，采用比较大的冲击力是为了将粉体颗粒的软团聚体分散开来。在调节pH值和添加分散剂后，进入慢速球磨，球磨时间为24hr，球磨速度为130转/分，慢速球磨是为了分散剂在无机粉体颗粒表面进行吸附和包裹，达到吸附与解析的平衡。到达这一平衡需要一定的时间；(c)慢磨增塑增粘阶段：分散好的浆料里添加2wt％的聚乙二醇400、10wt.％的按质量1：1混合的B-1070乳胶和PVA(聚合度为2000)作为增塑增粘剂，PVA的处理方式同实施例2，再将PEG与乳胶和PVA溶液进行充分搅拌混合。在辊轮球磨机上60r/min慢磨24h，得到水分含量为40.3wt％的均匀镁质瓷浆料。增塑增粘过程选择慢磨是为了保证乳胶的结构不发生变化，长时间莫是确保增塑剂与物料间混合均匀，增塑剂的添加是为了提高素坯韧性和强度；(d)真空搅拌除泡阶段：在配好的浆料中滴加0.1wt％的除泡剂，然后真空-0.08MPa下搅拌20min，获得无气泡的、均匀的流延浆料。气泡的存在会导致流延片干燥时发生开裂现象，而且干燥后形成的针孔对陶瓷片的各种性能都会造成不良影响。

镁质瓷流延浆料通过流延机1.5mm高的卡口，在流延膜上流出厚1.4mm的浆层，24小时自然干燥后获得表面光滑、无裂纹、厚0.7mm的流延坯片。

由于镁质瓷流延片中含大量的有机物，在烧成过程中需增加排胶阶段，才能保证有机物充分反应和挥发。其烧成制度具体如下：室温至600℃，升温速度为2℃/min；在600℃保温4h；600℃～1270℃，升温速度为4℃/min；在1270℃保温30min；自然冷却，获得厚度均为0.5mm的镁质瓷流延陶瓷片，强度为192MPa，该镁质瓷流延陶瓷片的透明度同图1所示。

Claims (11)

1.一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板，由以下质量百分比例的矿物质原料经水系流延工艺制备而成，总和100wt％：滑石70wt％～75wt％、高岭土10wt％～15wt％、钾长石6wt％～10wt％、碳酸钡2wt％～5wt％、氧化锌1-3wt％；其它碱土金属矿物4wt％～6wt％。

2.如权利要求1所述的一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板，其特征在于，所述其它碱土金属矿物选自石灰石、方解石和白云石。

3.如权利要求1所述的一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板，其特征在于，所述高强度镁质瓷超薄板的厚度为0.5～1.5mm，强度为160～200Mpa。

4.如权利要求1所述的一种高强度镁质瓷陶瓷超薄板的制备方法，包括以下步骤：

(1)高速球磨阶段：按一定的料∶球∶水比例将各矿物质原料置于行星球磨机中球磨，然后干燥，获得镁质瓷干坯料；

(2)快磨慢磨分散阶段：将制得的镁质瓷干坯料加水配成浆料，并在辊轮球磨机上快磨分散，然后调节浆料成弱碱性并加入分散剂，慢磨分散；

(3)慢磨增塑增粘阶段：向分散好的弱碱性浆料中加入预先混合均匀的增塑剂和粘结剂；然后在辊轮球磨机上慢磨，使浆料混合均匀；

(4)真空搅拌除泡阶段：在混合均匀的镁质瓷浆料中加入除泡剂，然后真空搅拌，得到具有均一性的镁质瓷流延浆料；

(5)流延成型阶段：经过流延机1.0～3.0mm高的刀口，流出镁质瓷浆料层，干燥后得到流延片素坯，然后烧制获得所述的高强度镁质瓷陶瓷超薄板。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括以下特征中的任意一项或多项：

a)料∶球∶水质量比为1∶1∶0.8～1；

b)所述行星球磨机转速330～350r/min，球磨0.5-3.0小时；

c)球磨后过250目的筛，过筛浆料在100℃～120℃温度下烘干。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括以下特征中的任一项或多项：

a)加氨水制得pH为9～10的弱碱性镁质瓷浆料，其中干料含量74-78wt％；

b)所述分散剂为聚丙稀酸；

c)所述分散剂用量为镁质瓷干坯料重量的2～2.5wt％；

d)所述快磨分散的转速为180～300r/min，快磨10-50min；

e)所述慢磨分散的转速为130-150r/min，慢磨20-24h。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括以下特征中的任一项或多项：

a)所述增塑剂选自聚乙二醇；所述粘结剂为B-1070乳胶、聚乙烯醇中的任一种或二者的组合；

b)所述增塑剂占所述分散好的弱碱性浆料总重的1.5～3.0wt％；所述粘结剂的加入量，以粘结剂干重计，占所述分散好的弱碱性浆料总重的5～10wt％；

c)所述辊轮球磨机的转速为60～100r/min，慢磨20-24h。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为B1070乳胶和聚乙烯醇的均匀混合物，其中B-1070乳胶和聚乙烯醇按重量比1:1混合。

9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇粘结剂预先溶解在蒸馏水中，并80-95℃下加热直到聚乙烯醇完全溶解，并过250目筛，得到聚乙烯醇含量为10-20wt％的水溶液再与其它组分进行混合；步骤(3)中得到的混合均匀的镁质瓷浆料中水分含量为22.8-56.6wt％。

10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)还包括以下特征中的任意一项或多项：

a)所述除泡剂选自DF-K03；

b)所述除泡剂用量占所述混合均匀的镁质瓷浆料总重的0.1～0.2wt％；

c)所述真空搅拌的真空度为-0.08～-0.095MPa，真空搅拌20～30min。

11.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)还包括以下特征中的任意一项或多项：

a)所述干燥为自然干或在50℃～60℃下烘干；

b)所述烧制过程为两个阶段：第一阶段最高温度500-700℃，升温速度为2-5℃/min，并在最高温度下保温1-4小时；第二阶段最高温度为1260～1280℃，升温速度为3-7℃/min，并在此最高温度下保温20～30min。