CN104860690A - 一种高抗热震陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

一种高抗热震陶瓷砖及其制备方法 Download PDF

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徐安辉
孔德泽
郑辉
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Abstract

本发明公开了一种高抗热震陶瓷砖及其制备方法，其由以下重量份的原料制成：方解石47-58、莫来石34-49、焦宝石26-38、原矿紫泥14-22、纳米钛酸铝10-15、钼酸锌3-6、高炉水淬渣9-16、醋酸纤维素8-12、草酸铵2-4、复合粘土22-26、30%聚乙烯醇水溶液6-12、海藻酸钠 3-5、辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚1-2。本发明制得的陶瓷砖综合性能优异，不仅具有热震稳定性好，强度高，热膨胀系数低的特点，还具有良好的耐磨性、抗老化性和耐化学腐蚀性，延长了陶瓷砖的使用寿命长，完全满足高温条件下的使用要求。

Description

一种高抗热震陶瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高抗热震陶瓷砖及其制备方法，属于陶瓷材料领域。
背景技术
陶瓷砖，是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结等过程，而形成的一种耐酸碱的瓷质或石质等之建筑或装饰之材料，其原材料多由粘土、石英砂以及其他无机非金属原料等等混合而成。近年来，随着我国建筑陶瓷行业的飞速发展，使得人们对陶瓷砖的性能要求也越来越高。目前市场上的陶瓷砖存在着抗热震性差的缺点，在高温下容易出现碎裂现象，缩短了其使用寿命，无法满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热震稳定性好、热膨胀系数低、强度高的高抗热震陶瓷砖及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高抗热震陶瓷砖，由以下重量份的原料制成：方解石47-58、莫来石34-49、焦宝石26-38、原矿紫泥14-22、纳米钛酸铝10-15、钼酸锌3-6、高炉水淬渣9-16、醋酸纤维素8-12、草酸铵2-4、复合粘土22-26、30％聚乙烯醇水溶液6-12、海藻酸钠3-5、辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚1-2；
所述复合粘土的制备方法如下：
a、按质量比3-6:2-4:1称取苏州土、凹凸棒土和山泥，混合均匀，粉碎，过150-200目筛，加水搅拌制成浓度为50-60％的浆液，再加入相当于浆液重量3-6％的亚甲基二萘磺酸钠、2-4％的土耳其红油、1-2％的透明质酸钠，水浴加热至50-60℃，2000-3000r/min高速研磨20-30min，抽滤，烘干，待用；
b、按质量比称取2-3:1-2:1称取芳纶浆粕、玉米秸秆和甘蔗渣，混合均匀，粉碎，过200-300目筛，待用；
c、将上述步骤a制得的矿物粘土与步骤b制得的混合粉体按照质量比2-3:1混合均匀，再加入相当于矿物粘土重量5-10％的聚丙烯酰胺、3-6％的羟丙基二淀粉磷酸酯、2-4％的硼砂，1000-1500r/min高速分散10-15min，即得。
一种高抗热震陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取方解石、莫来石、焦宝石混合均匀，放入浓度为1.5-2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至65-75℃，保温2-3h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再放入浓度为1-2mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至75-85℃，保温1.5-2.5h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1080-1160℃煅烧2-3h后取出并水淬，烘干，粉碎，过150-200目筛，待用；
(2)取原矿紫泥、高炉水淬渣、复合粘土与步骤(1)制得的粉体混合均匀，加水打浆制成浓度为55-65％的浆液，再加入醋酸纤维素、草酸铵、海藻酸钠和辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚，水浴加热至50-60℃，2000-3000r/min高速研磨25-35min，然后将研磨后的浆料喷雾干燥含水量为3-6％的颗粒，待用；
(3)将步骤(2)制得的颗粒与纳米钛酸铝、钼酸锌混合均匀，然后加入30％聚乙烯醇水溶液，搅拌混合14-18min，待用；
(4)将步骤(3)混合好的物料放入成型机中在60-70MPa的压力下压制成型；
(5)将步骤(4)制得的坯体在45-55℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于2％，然后对干燥后的坯体进行浸釉；
(6)将步骤(5)制得的坯体在真空状态下以5-8℃/min的速率升温至840-880℃，保温1-2h，再在3-6℃/min的速率升温至1200-1250℃，保温2-3h，然后在3-5MPa的N2气氛下以4-7℃/min的速率降温至680-740℃，保温0.5-1h,再以3-6℃/min的速率升温至1050-1100℃，保温1.5-2.5h，最后在2-4MPa的Ar气氛下以5-8℃/min的速率降温至620-680℃，保温0.5-1h，再以4-6℃/min的速率升温至1160-1220℃，保温2-3h，再以3-5℃/min的速率降温至720-770℃，保温0.5-1h，随炉冷却至常温，包装即得成品。
上述复合粘土采用苏州土、凹凸棒土和山泥三种粘土物质协同作用，并采用亚甲基二萘磺酸钠、土耳其红油、透明质酸钠对上述粘土进行改性，可以提高粘土的分散性和可塑性，从而提高陶瓷砖制作工艺所用到浆液的悬浮性与稳定性，然后采用芳纶浆粕、玉米秸秆和甘蔗渣对复合粘土进行改性，不仅使得陶瓷砖在烧结过程中产生丰富的气孔结构，还可以提高陶瓷砖的保温隔热性能，最后采用聚丙烯酰胺、羟丙基二淀粉磷酸酯、硼砂进行改性，可以提高复合粘土的粘结强度，使瓷坯在成型和干燥过程中避免变形与开裂的缺陷，并产生较高的机械强度。
本发明的有益效果：
本发明陶瓷砖中添加了焦宝石、原矿紫泥、纳米钛酸铝、钼酸锌等原料，可以降低陶瓷砖的热膨胀系数，提高陶瓷砖的热震稳定性。本发明制得的陶瓷砖综合性能优异，不仅具有热震稳定性好，强度高，热膨胀系数低的特点，强度高，低的特点，还具有良好的耐磨性、抗老化性和耐化学腐蚀性，延长了陶瓷砖的使用寿命长，完全满足高温条件下的使用要求。
具体实施方式
一种高抗热震陶瓷砖，由以下重量(kg)的原料制成：方解石53、莫来石44、焦宝石32、原矿紫泥17、纳米钛酸铝12、钼酸锌4.5、高炉水淬渣12、醋酸纤维素10、草酸铵3、复合粘土24、30％聚乙烯醇水溶液8、海藻酸钠4、辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚1.5；
所述复合粘土的制备方法如下：
a、按质量比3:2:1称取苏州土、凹凸棒土和山泥，混合均匀，粉碎，过150目筛，加水搅拌制成浓度为60％的浆液，再加入相当于浆液重量3％的亚甲基二萘磺酸钠、2％的土耳其红油、1％的透明质酸钠，水浴加热至50℃，3000r/min高速研磨20min，抽滤，烘干，待用；
b、按质量比称取3:1:1称取芳纶浆粕、玉米秸秆和甘蔗渣，混合均匀，粉碎，过200目筛，待用；
c、将上述步骤a制得的矿物粘土与步骤b制得的混合粉体按照质量比2:1混合均匀，再加入相当于矿物粘土重量6％的聚丙烯酰胺、3％的羟丙基二淀粉磷酸酯、2％的硼砂，1500r/min高速分散10min，即得。
一种高抗热震陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取方解石、莫来石、焦宝石混合均匀，放入浓度为2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至75℃，保温2h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再放入浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至80℃，保温2h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1140℃煅烧2.5h后取出并水淬，烘干，粉碎，过200目筛，待用；
(2)取原矿紫泥、高炉水淬渣、复合粘土与步骤(1)制得的粉体混合均匀，加水打浆制成浓度为62％的浆液，再加入醋酸纤维素、草酸铵、海藻酸钠和辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚，水浴加热至55℃，2500r/min高速研磨30min，然后将研磨后的浆料喷雾干燥含水量为4％的颗粒，待用；
(3)将步骤(2)制得的颗粒与纳米钛酸铝、钼酸锌混合均匀，然后加入30％聚乙烯醇水溶液，搅拌混合16min，待用；
(4)将步骤(3)混合好的物料放入成型机中在65MPa的压力下压制成型；
(5)将步骤(4)制得的坯体在50℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于2％，然后对干燥后的坯体进行浸釉；
(6)将步骤(5)制得的坯体在真空状态下以7℃/min的速率升温至8470℃，保温1.5h，再在4℃/min的速率升温至1230℃，保温3h，然后在4MPa的N2气氛下以6℃/min的速率降温至710℃，保温0.5h,再以4℃/min的速率升温至1080℃，保温2h，最后在3MPa的Ar气氛下以7℃/min的速率降温至650℃，保温0.5h，再以5℃/min的速率升温至1200℃，保温2.5h，再以4℃/min的速率降温至740℃，保温0.5h，随炉冷却至常温，包装即得成品。
上述实施例所生产的陶瓷砖主要性能如下表所示：

Claims (2)

1.一种高抗热震陶瓷砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：方解石47-58、莫来石 34-49、焦宝石 26-38、原矿紫泥 14-22、纳米钛酸铝10-15、钼酸锌 3-6、高炉水淬渣9-16、醋酸纤维素8-12、草酸铵2-4、复合粘土 22-26、30%聚乙烯醇水溶液 6-12、海藻酸钠 3-5、辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚 1-2；    
所述复合粘土的制备方法如下：
    a、按质量比3-6:2-4:1称取苏州土、凹凸棒土和山泥，混合均匀，粉碎，过150-200目筛，加水搅拌制成浓度为50-60%的浆液，再加入相当于浆液重量3-6%的亚甲基二萘磺酸钠、2-4%的土耳其红油、1-2%的透明质酸钠，水浴加热至50-60℃，2000-3000r/min高速研磨20-30min，抽滤，烘干，待用；
    b、按质量比称取2-3:1-2:1称取芳纶浆粕、玉米秸秆和甘蔗渣，混合均匀，粉碎，过200-300目筛，待用；
    c、将上述步骤a制得的矿物粘土与步骤b制得的混合粉体按照质量比2-3:1混合均匀，再加入相当于矿物粘土重量5-10%的聚丙烯酰胺、3-6%的羟丙基二淀粉磷酸酯、2-4%的硼砂，1000-1500r/min高速分散10-15min，即得。
2.一种如权利要求1所述的高抗热震陶瓷砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）取方解石、莫来石、焦宝石混合均匀，放入浓度为1.5-2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至65-75℃，保温2-3h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再放入浓度为1-2mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至75-85℃，保温1.5-2.5h，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1080-1160℃煅烧2-3h后取出并水淬，烘干，粉碎，过150-200目筛，待用；
取原矿紫泥、高炉水淬渣、复合粘土与步骤（1）制得的粉体混合均匀，加水打浆制成浓度为55-65%的浆液，再加入醋酸纤维素、草酸铵、海藻酸钠和辛酰单乙醇胺聚氧丙烯醚，水浴加热至50-60℃，2000-3000r/min高速研磨25-35min，然后将研磨后的浆料喷雾干燥含水量为3-6%的颗粒，待用；
    （3）将步骤（2）制得的颗粒与纳米钛酸铝、钼酸锌混合均匀，然后加入30%聚乙烯醇水溶液，搅拌混合14-18min，待用；
    （4）将步骤（3）混合好的物料放入成型机中在60-70MPa的压力下压制成型；
（5）将步骤（4）制得的坯体在45-55℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于2%，然后对干燥后的坯体进行浸釉；
（6）将步骤（5）制得的坯体在真空状态下以5-8℃/min的速率升温至840-880℃，保温1-2h，再在3-6℃/min的速率升温至1200-1250℃，保温2-3h，然后在3-5MPa的N2气氛下以4-7℃/min的速率降温至680-740℃，保温0.5-1h,再以3-6℃/min的速率升温至1050-1100℃，保温1.5-2.5h，最后在2-4MPa的Ar气氛下以5-8℃/min的速率降温至620-680℃，保温0.5-1h，再以4-6℃/min的速率升温至1160-1220℃，保温2-3h，再以3-5℃/min的速率降温至720-770℃，保温0.5-1h，随炉冷却至常温，包装即得成品。
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