CN109467384A - 一种高透气性面砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透气性面砖及其制备方法，按重量计使用以下原料制成：高岭土210‑220份、废旧陶瓷45‑50份、改性粉煤灰40‑45份、硅藻土22‑25份、玻璃纤维15‑20份、纳米复合物2‑4份；本申请制备的面砖成本低，成品率高，而且具有更好的强度和透气性。

Description

一种高透气性面砖及其制备方法
技术领域
本申请属于新型建筑材料领域，具体涉及一种高透气性面砖及其制备方法。
背景技术
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、烧结之过程，而形成的一种耐酸碱的瓷质或石质等，建筑或装饰材料，称之为瓷砖。其原材料多由粘土、石英砂等等混合而成。瓷砖用于多个场所，在作为面砖使用时，往往需要面砖具有良好的透气性，但是，很多瓷砖透气性较差，造成在阴雨或潮湿天气下面砖表面水珠凝结，影响使用效果。
我国每年会生产大量的陶瓷制品，在生产过程中往往会产生大量的残次品，现在残次处理方式为直接丢弃，这就造成了资源的浪费，废旧陶瓷直接用于再次加工陶瓷虽然理论可行，但是，使用废旧陶瓷回收料制成的陶瓷强度不够，而且容易产生开裂等现象，成品率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高透气性面砖，通过对瓷砖原料及制备方法进行调整，在大量使用废旧陶瓷的前提下，增加了瓷砖的强度，提升了瓷砖的透气效果。
本申请通过以下技术方案实现：
一种高透气性面砖，按重量计使用以下原料制成：高岭土210-220份、废旧陶瓷45-50份、改性粉煤灰40-45份、硅藻土22-25份、玻璃纤维15-20份、纳米复合物2-4份；
所述改性粉煤灰使用以下方法制备：
（1）、将粉煤灰破碎，使用酸碱缓冲液浸泡20-30min，浸泡过程中不断搅拌，然后使用清水冲洗、烘干；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰在230-250℃下处理8-10min，然后升温至420-450℃保温15-18min；
（3）、将步骤（2）处理好的粉煤灰与碳酸钙、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比45:1:2：0.2的比例混合，使用分散机分散处理20-30min，然后在180-190℃下保温处理5-8min，然后降至室温，得到混合物；
（4）、将步骤（3）得到的混合物进行研磨，过160目筛，得到改性粉煤灰。
所述纳米复合物为纳米氧化锌与纳米二氧化钛的重量比为4:1制成。
所述废旧陶瓷使用以下方法处理，将废旧陶瓷清洗，然后使用质量分数8%的硫酸溶液浸泡处理20min，使用水冲洗，烘干；将废旧陶瓷与水玻璃按重量比12-15:1的比例混合，使用球磨机进行球磨处理，过160目筛，得到处理后的废旧陶瓷。
所述纳米复合物使用以下方法制备：
（1）、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10：0.2混合，搅拌，使用超声波处理30min，得到膨胀石墨分散液；
（2）、向步骤（1）处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.5倍的沸石粉，超声波处理25-30min，得到载体；
（3）、向步骤（2）得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌和纳米二氧化钛混合物，搅拌20min，超声处理30min，静置，在55-60℃下烘干；
（4）、将步骤（3）得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比6:1：0.1混合，研磨，过200目筛，得到纳米复合物。
所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液，pH为9-11。
在步骤（3）烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。
一种高透气性面砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将废旧陶瓷进行研磨，过180目筛，与改性粉煤灰、高岭土混合，继续粉碎，过240目筛；
（2）、将步骤（1）得到的混合物与硅藻土、玻璃纤维、纳米复合物混合，球磨，过200目筛，得到陶瓷用料；
（3）、将陶瓷用料压制成型，得到坯体，将坯体以15-16℃/min升温至650-680℃，保温3-5min，然后以15-20℃/min升温至1560-1680℃，保温60-70min，自然降温至690-700℃，保温20-25min，然后降至常温，得到高透气性面砖。
本申请的有益效果：本申请的高透气性面砖使用高岭土、废旧陶瓷、改性粉煤灰等作为主要成分制成，成分环保安全，对环境没有副作用，使用过程中也不会产生污染物，在原料中使用了废旧陶瓷，一方面可以降低瓷砖的成本，而且废旧陶瓷经过处理，能够显著提升与其他原料的分散性和粘结的强度，提升瓷砖制备过程中的成品率和产品的强度、耐磨性；在原料中加入玻璃纤维，可以提升瓷砖的强度，能够避免制备及使用过程中瓷砖出现开裂。本申请中将改性粉煤灰进行改性，提升了界面的活性，使瓷砖质地细腻、强度好，改性后的改性粉煤灰也有利于与其他成分的分散效果，提升制坯和烧结过程中的成品率。原料中加入硅藻土，与改性粉煤灰中的聚氨酯、碳酸钙等作用，在制备过程中能够使陶瓷原料融合分散效果更好，提升瓷砖的成型效果，高温烧结后可以产生部分碳化并产生少量气体，提升瓷砖的耐腐蚀和耐磨性，同时，能够显著改善瓷砖的透气性。本申请在原料中加入纳米复合物，加入后能显著提升陶瓷的抗菌性能，复配后能显著降低抗菌复合物的使用量，在使用过程中不滋生细菌、不发霉，安全性高。
本申请中的粉煤灰、废旧陶瓷经过处理，具有良好的分散性，利于制坯，提升坯体的强度及稳定性，提升成品率，而且在烧结过程中虽然可以形成透气的气孔，但是，气孔的孔径小，为分散均匀的毛细孔，使得面砖具有良好的透气性，但是，又具有良好的拒水性。
本申请中的纳米复合物制备过程中加入膨胀石墨、沸石粉，可以使的纳米粒子具有良好的载体，使其在瓷砖表面积内部具有良好的附着点，提升附着的强度，延长抑菌、耐污的周期，再加入二氧化硅气凝胶，能进一步提升纳米粒子的分散效果，还能够提升瓷砖的强度及耐磨性。
本申请中的瓷砖在烧结过程中采用升温预热、保温，再升温烧结、降温保温等手段，能显著提升瓷砖烧结的成品率，使用本方法及原料的瓷砖烧结的成品率在98%以上。
具体实施方式
实施例1
一种高透气性面砖，按重量计使用以下原料制成：高岭土216份、废旧陶瓷48份、改性粉煤灰42份、硅藻土23份、玻璃纤维18份、纳米复合物3份；
所述改性粉煤灰使用以下方法制备：
（1）、将粉煤灰破碎，使用酸碱缓冲液浸泡20-30min，浸泡过程中不断搅拌，然后使用清水冲洗、烘干；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰在230-250℃下处理8-10min，然后升温至435℃保温16min；
（3）、将步骤（2）处理好的粉煤灰与碳酸钙、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比45:1:2：0.2的比例混合，使用分散机分散处理25min，然后在185℃下保温处理5-8min，然后降至室温，得到混合物；
（4）、将步骤（3）得到的混合物进行研磨，过160目筛，得到改性粉煤灰。
所述纳米复合物为纳米氧化锌与纳米二氧化钛的重量比为4:1制成。
所述废旧陶瓷使用以下方法处理，将废旧陶瓷清洗，然后使用质量分数8%的硫酸溶液浸泡处理20min，使用水冲洗，烘干；将废旧陶瓷与水玻璃按重量比13:1的比例混合，使用球磨机进行球磨处理，过160目筛，得到处理后的废旧陶瓷。
所述纳米复合物使用以下方法制备：
（1）、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10：0.2混合，搅拌，使用超声波处理30min，得到膨胀石墨分散液；
（2）、向步骤（1）处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.5倍的沸石粉，超声波处理25-30min，得到载体；
（3）、向步骤（2）得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌和纳米二氧化钛混合物，搅拌20min，超声处理30min，静置，在55-60℃下烘干；
（4）、将步骤（3）得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比6:1：0.1混合，研磨，过200目筛，得到纳米复合物。
所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液，pH为9-11。
在步骤（3）烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。
一种高透气性面砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将废旧陶瓷进行研磨，过180目筛，与改性粉煤灰、高岭土混合，继续粉碎，过240目筛；
（2）、将步骤（1）得到的混合物与硅藻土、玻璃纤维、纳米复合物混合，球磨，过200目筛，得到陶瓷用料；
（3）、将陶瓷用料压制成型，得到坯体，将坯体以15-16℃/min升温至665-670℃，保温3-5min，然后以15-20℃/min升温至1600-1620℃，保温60-70min，自然降温至690-695℃，保温20-25min，然后降至常温，得到高透气性面砖。
实施例2
一种高透气性面砖，按重量计使用以下原料制成：高岭土218份、废旧陶瓷50份、改性粉煤灰42份、硅藻土24份、玻璃纤维18份、纳米复合物3.6份；
所述改性粉煤灰使用以下方法制备：
（1）、将粉煤灰破碎，使用酸碱缓冲液浸泡20-30min，浸泡过程中不断搅拌，然后使用清水冲洗、烘干；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰在245℃下处理8-10min，然后升温至430℃保温15-18min；
（3）、将步骤（2）处理好的粉煤灰与碳酸钙、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比45:1:2：0.2的比例混合，使用分散机分散处理20-30min，然后在188℃下保温处理5-8min，然后降至室温，得到混合物；
（4）、将步骤（3）得到的混合物进行研磨，过160目筛，得到改性粉煤灰。
所述纳米复合物为纳米氧化锌与纳米二氧化钛的重量比为4:1制成。
所述废旧陶瓷使用以下方法处理，将废旧陶瓷清洗，然后使用质量分数8%的硫酸溶液浸泡处理20min，使用水冲洗，烘干；将废旧陶瓷与水玻璃按重量比12:1的比例混合，使用球磨机进行球磨处理，过160目筛，得到处理后的废旧陶瓷。
所述纳米复合物使用以下方法制备：
（1）、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10：0.2混合，搅拌，使用超声波处理30min，得到膨胀石墨分散液；
（2）、向步骤（1）处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.5倍的沸石粉，超声波处理25-30min，得到载体；
（3）、向步骤（2）得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌和纳米二氧化钛混合物，搅拌20min，超声处理30min，静置，在55-60℃下烘干；
（4）、将步骤（3）得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比6:1：0.1混合，研磨，过200目筛，得到纳米复合物。
所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液，pH为9-11。
在步骤（3）烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。
一种高透气性面砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将废旧陶瓷进行研磨，过180目筛，与改性粉煤灰、高岭土混合，继续粉碎，过240目筛；
（2）、将步骤（1）得到的混合物与硅藻土、玻璃纤维、纳米复合物混合，球磨，过200目筛，得到陶瓷用料；
（3）、将陶瓷用料压制成型，得到坯体，将坯体以15-16℃/min升温至665-670℃，保温3-5min，然后以15-20℃/min升温至1620-1625℃，保温60-70min，自然降温至690-695℃，保温20-25min，然后降至常温，得到高透气性面砖。
实施例3
与实施例1相比，改性粉煤灰不进行改性处理。
实施例4
与实施例1相比，纳米复合物使用纳米氧化锌与纳米二氧化钛的重量比为4:1的混合物直接添加，不使用本申请的方法进行处理。
实施例5
与实施例1相比，纳米复合物制备时，不添加二氧化硅气凝胶。
实施例6
与实施例1相比，在瓷砖制备时，不进行变温处理，直接在1620-1625℃下烧结成型。
实施例7
与实施例1相比，废旧陶瓷处理时，不加入水玻璃。
对比例1
与实施例1相比，不使用硅藻土。
对比例2
与实施例1相比，不使用玻璃纤维。
对比例3
与实施例1相比，不添加纳米复合物。
按照GB/T 3810-2016《陶瓷砖试验方法》分别测定实施例和对比例中得到的陶瓷砖的破坏强度，在MMS-1G高速销盘摩擦磨损实验机上进行摩擦磨损试验，记录磨损量，检测磨损量，结果如表1：
破坏强度（N） 磨损量（g） 透气性 成品率（%）
实施例1 1725 0.132 +++++ 97.5
实施例2 1706 0.145 +++++ 97.3
实施例3 1568 0.275 ++ 93.1
实施例4 1602 0.273 ++++ 93.5
实施例5 1552 0.262 +++++ 96.2
实施例6 1585 0.316 ++++ 86.4
实施例7 1523 0.413 ++++ 89.5
对比例1 1625 0.294 +++ 91.3
对比例2 1423 0.395 ++++ 93.5
对比例3 1685 0.318 ++++ 96.0
透气性采用罗民华《多孔陶瓷的表征与性能测试技术》中的蒸汽渗透法进行测试，使用“+”数量表征陶瓷透气性，“+”越多证明陶瓷透气性越好。
由表1可知，本申请实施例方法和原料制成的瓷砖具有更好的强度和耐磨性，制备陶瓷的透气性也明显提升，也具有更好的成品率。
为了验证纳米复合物中纳米氧化锌和纳米二氧化钛的比例对抑菌作用的影响，本申请人进行了以下试验，结果如表2：
纳米氧化锌 纳米二氧化钛 抑菌性
10 1 ++
8 1 +++
7 1 +++
6 1 +++
5 1 ++++
4 1 +++++
3 1 ++++
2 1 +++
1 1 ++
抑菌性是指将金黄色葡萄球菌种接种在瓷砖上，在25℃，相对湿度70%下培养36h，观察瓷砖表面菌落数，使用“+”标记，“+”越多，证明瓷砖抑菌能力越好。
由表2可知，本申请中的纳米复合物中纳米氧化锌和纳米二氧化钛在4:1的条件下，陶瓷具有更好的抑菌性。

Claims (7)

1.一种高透气性面砖，其特征在于，按重量计使用以下原料制成：高岭土210-220份、废旧陶瓷45-50份、改性粉煤灰40-45份、硅藻土22-25份、玻璃纤维15-20份、纳米复合物2-4份；
所述改性粉煤灰使用以下方法制备：
（1）、将粉煤灰破碎，使用酸碱缓冲液浸泡20-30min，浸泡过程中不断搅拌，然后使用清水冲洗、烘干；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰在230-250℃下处理8-10min，然后升温至420-450℃保温15-18min；
（3）、将步骤（2）处理好的粉煤灰与碳酸钙、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比45:1:2：0.2的比例混合，使用分散机分散处理20-30min，然后在180-190℃下保温处理5-8min，然后降至室温，得到混合物；
（4）、将步骤（3）得到的混合物进行研磨，过160目筛，得到改性粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的一种高透气性面砖，其特征在于，所述纳米复合物为纳米氧化锌与纳米二氧化钛的重量比为4:1制成。
3.根据权利要求1所述的一种高透气性面砖，其特征在于，所述废旧陶瓷使用以下方法处理，将废旧陶瓷清洗，然后使用质量分数8%的硫酸溶液浸泡处理20min，使用水冲洗，烘干；将废旧陶瓷与水玻璃按重量比12-15:1的比例混合，使用球磨机进行球磨处理，过160目筛，得到处理后的废旧陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种高透气性面砖，其特征在于，所述纳米复合物使用以下方法制备：
（1）、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10：0.2混合，搅拌，使用超声波处理30min，得到膨胀石墨分散液；
（2）、向步骤（1）处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.5倍的沸石粉，超声波处理25-30min，得到载体；
（3）、向步骤（2）得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌和纳米二氧化钛混合物，搅拌20min，超声处理30min，静置，在55-60℃下烘干；
（4）、将步骤（3）得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比6:1：0.1混合，研磨，过200目筛，得到纳米复合物。
5.根据权利要求1所述的一种高透气性面砖，其特征在于，所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液，pH为9-11。
6.根据权利要求4所述的一种高透气性面砖，其特征在于，在步骤（3）烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。
7.一种权利要求1-5之一所述的高透气性面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将废旧陶瓷进行研磨，过180目筛，与改性粉煤灰、高岭土混合，继续粉碎，过240目筛；
（2）、将步骤（1）得到的混合物与硅藻土、玻璃纤维、纳米复合物混合，球磨，过200目筛，得到陶瓷用料；
（3）、将陶瓷用料压制成型，得到坯体，将坯体以15-16℃/min升温至650-680℃，保温3-5min，然后以15-20℃/min升温至1560-1680℃，保温60-70min，自然降温至690-700℃，保温20-25min，然后降至常温，得到高透气性面砖。
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