CN108911741A - 防静电瓷砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防静电瓷砖及其制备方法，该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉或者在瓷砖表面喷涂导电粉得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。

Description

防静电瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及防静电瓷砖，具体地，涉及一种防静电瓷砖及其制备方法。
背景技术
防静电陶瓷作为对传统陶瓷进行防静电功能化开发后得到的一种新型陶瓷材料，具有永久、稳定的防静电性能，防火，耐磨，耐酸碱腐蚀，耐高温、生态环保，发尘量小等特点，彻底解决了普通HPL和PVC防静电有机材料的易燃，易磨损、变形、断裂、不易清理的问题，可广泛用于航空航天、医院以及国防军事重地等各种领域。
目前市场上的防静电陶瓷砖主要以釉面导电瓷砖和通体导电砖为代表，前者因其只是釉面层导电，在工程实际铺贴时存在施工难度大、工程整体防静电性能不稳定等问题；后者是通过在陶瓷矿石原料中加入导电粉体后，经球磨、过筛、喷雾造粒、压制成型及施釉等建筑陶瓷生产工艺而制备得到。由于陶瓷原料组分及化工原料添加剂等对导电粉体性能存在影响，采用该工艺生产的防静电瓷砖存在防静电性能不稳定、工艺稳定性差，压制时易于分层，烧制后产品缺陷多、所需导电粉体的加入量大、成本高等问题。
鉴于防静电陶瓷砖的广阔市场前景，开发防静电性能稳定、生产及铺贴成本低的防静电材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种防静电瓷砖及其制备方法，该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉以及在瓷砖表面喷涂导电粉而得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。
为了实现上述目的，本发明提供了一种防静电瓷砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将氧化锆于水中进行球磨混合，然后加入粘结剂继续球磨，得到混合料；(2)将导电纤维与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；(3)对瓷砖坯体施加直流或交流电场30-50min，然后在保护气氛下进行煅烧；(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备得到的防静电瓷砖。
通过上述技术方案，本发明中导电纤维能够与瓷砖坯体中的其他原料混合均匀，并通过施加电场，使瓷砖坯体中的导电纤维的取向更加一致，从而较大程度上提高了瓷砖的防静电性能。该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉或者在瓷砖表面喷涂导电粉得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种防静电瓷砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将氧化锆于水中进行球磨混合，然后加入粘结剂继续球磨，得到混合料；(2)将导电纤维与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；(3)对瓷砖坯体施加直流或交流电场30-50min，然后在保护气氛下进行煅烧；(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
通过上述技术方案，本发明中导电纤维能够与瓷砖坯体中的其他原料混合均匀，并通过施加电场，使瓷砖坯体中的导电纤维的取向更加一致，从而较大程度上提高了瓷砖的防静电性能。该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉或者在瓷砖表面喷涂导电粉得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，步骤(1)中，氧化锆、水和粘结剂的质量比为100:50-70：8-15。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，氧化锆与球磨介质的质量比为1:20-30。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，球磨条件包括：氧化锆于水中进行球磨的转速为300-600rpm，时间为1-2h，加入粘结剂后的球磨转速为300-600rpm，球磨时间为20-30min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，在步骤(2)中：导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为5-8:5-8:10-15:100。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，步骤(3)中施加的电场为30-80V的直流电场或电压为220-380V，频率为50-100kHz的交流电场，施加电场的时间为30-50min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，步骤(3)中的煅烧温度为1400-1700℃，时间为2-4h。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，步骤(3)中在保护气氛下进行煅烧的步骤之前，还包括排胶的步骤：以8-10℃/分钟的升温速率从室温升温至400-500℃，并保温2小时～4小时，再以8-10℃/分钟的升温速率升温至煅烧温度。排胶是为了得到更高致密度的瓷砖，而非必要条件，在此不在赘述。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，粘结剂为硅氧烷粘结剂。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，导电纤维为碳纤维、导电镀银纤维、导电镀铝纤维、导电纳米纤维、铝纤维、铜纤维和纳米碳管中的至少一种。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷的防静电瓷砖，优选地，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成。
在上述技术方案中，导静电地网可有多种选择，只要其具有导电性均可满足本发明的要求，在此不再赘述。在后文的实施例中，导静电地网是用间隔2米的直径4～6毫米的钢筋做“丰”字形焊接所形成。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备得到的防静电瓷砖。
通过上述技术方案，本发明中导电纤维能够与瓷砖坯体中的其他原料混合均匀，并通过施加电场，使瓷砖坯体中的导电纤维的取向更加一致，从而较大程度上提高了瓷砖的防静电性能。该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉或者在瓷砖表面喷涂导电粉得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，硅氧烷粘结剂购自万宁达科技，编号A5000-07533；铜纤维为70D24F铜纤维长丝；聚酰胺聚脲树脂抗水剂购自青州市得海精细化工厂DH-K-02PAPU；抗反卤剂购自山东菱镁改性剂研究中心，优级纯GR；有机硅氧烷消泡剂购自德丰消泡剂，型号DF-805。
实施例1
一种防静电瓷砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化锆于水中在转速为300rpm的条件下球磨混合2h，然后加入硅氧烷粘结剂在转速为300rpm继续球磨30min，得到混合料；其中，氧化锆与球磨介质的质量比为1:20；氧化锆、水和硅氧烷粘结剂的质量比为100:50：8；
(2)将导电纤维(铜纤维)与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；其中，导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为5:5:10:100；其中，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成；
(3)对瓷砖坯体施加交流电场：电压为220V，频率为100kHz的交流电场，施加电场的时间为50min，然后进行排胶的步骤：以8℃/分钟的升温速率从室温升温至400℃，并保温4小时，再以8℃/分钟的升温速率升温至煅烧温度1400℃，煅烧4h，其中，排胶及煅烧均在惰性气体(氩气)保护的情况下进行；
(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
实施例2
一种防静电瓷砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化锆于水中在转速为600rpm的条件下球磨混合1h，然后加入硅氧烷粘结剂在转速为600rpm继续球磨20min，得到混合料；其中，氧化锆与球磨介质的质量比为1:30；氧化锆、水和硅氧烷粘结剂的质量比为100:70：15；
(2)将导电纤维(铜纤维)与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；其中，导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为8:8:15:100；其中，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成；
(3)对瓷砖坯体施加交流电场：电压为380V，频率为50kHz的交流电场，施加电场的时间为30min，然后进行排胶的步骤：以10℃/分钟的升温速率从室温升温至500℃，并保温2小时，再以10℃/分钟的升温速率升温至煅烧温度1700℃，煅烧2h，其中，排胶及煅烧均在惰性气体(氩气)保护的情况下进行；
(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
实施例3
一种防静电瓷砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化锆于水中在转速为450rpm的条件下球磨混合1.5h，然后加入硅氧烷粘结剂在转速为450rpm继续球磨25min，得到混合料；其中，氧化锆与球磨介质的质量比为1:25；氧化锆、水和硅氧烷粘结剂的质量比为100:60：11；
(2)将导电纤维(铜纤维)与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；其中，导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为6:7:13:100；其中，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成；
(3)对瓷砖坯体施加交流电场：电压为220V，频率为70kHz的交流电场，施加电场的时间为40min，然后进行排胶的步骤：以9℃/分钟的升温速率从室温升温至450℃，并保温3小时，再以9℃/分钟的升温速率升温至煅烧温度1550℃，煅烧3h，其中，排胶及煅烧均在惰性气体(氩气)保护的情况下进行；
(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
对比例1
按照实施例3的方法制备防静电瓷砖，不同的是，将步骤(2)替换为将导电纤维(铜纤维)与陶瓷用添加剂和水直接加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；其中，导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为6:7:13:100；其中，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成。
对比例2
按照实施例3的方法制备防静电瓷砖，不同的是，不对瓷砖坯体施加交流电场，而直接进行排胶的步骤。
检测例1
采用阿基米德法测试防静电瓷砖的致密度；采用四探针法测试防静电瓷砖的表面电阻率。
经检测，实施例1-3中的防静电瓷砖的表面电阻为103-104Ω，而对比例2中的表面电阻为107Ω，而对比例1中的表面电阻不均匀，有的大有的小，整体的表面电阻范围为104-109Ω。
经检测，实施例1-3及对比例1中的防静电瓷砖的致密度均大于97％；Ω，而对比例2中的致密度在95％，对比例1中的致密度在95.5％。
综上可见，本发明得到的防静电瓷砖不仅具有良好的致密性，且具有良好的导电性，能够有效防静电。对此，我们推测，本发明中导电纤维能够与瓷砖坯体中的其他原料混合均匀，因此，瓷砖具有良好的致密性，且电阻均匀。本发明通过施加电场，使瓷砖坯体中的导电纤维的取向更加一致，从而较大程度上提高了瓷砖的防静电性能。
该防静电瓷砖的生产成本低、导电性能好、导电性稳定，与直接加入导电粉或者在瓷砖表面喷涂导电粉得到的导电瓷砖相比，本发明的防静电瓷砖导电性能更好，且成品率高，致密度高，不易分层，烧制后的产品无缺陷。不仅如此，本发明的原料易得，成本低，制备方法简单，易于推广。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种防静电瓷砖的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化锆于水中进行球磨混合，然后加入粘结剂继续球磨，得到混合料；
(2)将导电纤维与陶瓷用添加剂在水中超声分散，然后加入步骤(1)中的混合料中，经混合装入绝缘试模中，制备成瓷砖坯体；
(3)对瓷砖坯体施加直流或交流电场，然后在保护气氛下进行煅烧；
(4)在煅烧后的瓷砖坯体下表面铺设导静电地网，所述导静电地网与底线连接。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，氧化锆、水和粘结剂的质量比为100:50-70：8-15。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，氧化锆与球磨介质的质量比为1:20-30；
优选地，球磨条件包括：氧化锆于水中进行球磨的转速为300-600rpm，时间为1-2h，加入粘结剂后的球磨转速为300-600rpm，球磨时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(2)中：导电纤维、陶瓷用添加剂、水和步骤(1)中的混合料的质量比为5-8:5-8:10-15:100。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤(3)中施加的电场为30-80V的直流电场或电压为220-380V，频率为50-100kHz的交流电场，施加电场的时间为30-50min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中的煅烧温度为1400-1700℃，时间为2-4h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤(3)中在保护气氛下进行煅烧的步骤之前，还包括排胶的步骤：以8-10℃/分钟的升温速率从室温升温至400-500℃，并保温2小时～4小时，再以8-10℃/分钟的升温速率升温至煅烧温度。
8.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，粘结剂为硅氧烷粘结剂；
和/或，导电纤维为碳纤维、导电镀银纤维、导电镀铝纤维、导电纳米纤维、铝纤维、铜纤维和纳米碳管中的至少一种。
9.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，陶瓷用添加剂由80％聚酰胺聚脲树脂抗水剂、10％抗反卤剂和10％有机硅氧烷消泡剂结合而成。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的防静电瓷砖。
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