CN110950535A - 一种陶瓷增白剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种陶瓷增白剂及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷增白剂，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝10～20份，磷酸盐10～20份，含锆化合物10～60份，煅烧壳类0～5份；其中，所述磷酸盐不溶于水。本发明中的陶瓷增白剂采用氧化铝、硅酸锆晶相乳浊效应，辅以各种化合物与磷酸盐的配位反应的分相乳浊效应，有效提升了陶瓷增白剂的增白效果，降低了硅酸锆的使用量，降低了增白剂的使用成本。

Description

一种陶瓷增白剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及陶瓷釉料领域，尤其涉及一种陶瓷增白剂及其制备方法和用途。
背景技术
现有技术中，多采用硅酸锆作为陶瓷增白剂；其主要增白机理是，在釉料基质玻璃中形成一定数量的微小晶体，从而达到乳浊、增白的效果。但近几年以来，国际上锆英砂原矿大量减少，锆英砂精矿价格不断上涨，给陶瓷生产厂家增加了巨大的成本压力。另一些常见的增白剂，如二氧化钛、氧化锡等，也是资源匮乏，价格高企。
为了降低增白剂的成本，一种常用的方法是将硅酸锆与磷酸盐混合使用，磷酸盐在烧成过程中形成液-液分相，从而在基质玻璃之中形成折射率不同的第二相，从而起到增白的作用。也有学者(黄惠宁，特殊结构氧化铝乳浊剂的应用研究，陶瓷，2016年增刊)提出了采用ARZ/AFRZ氧化铝取代锆英石，以降低成本的方法。但上述方法均采用固相乳浊或液相乳浊(分相乳浊)之中的一种进行增白，效果有限。
为了克服上述缺陷，专利CN106145664B提出了一种复合硅酸锆乳浊剂，其采用锆英砂65～84％，煅烧氧化铝1％～15％，低温熔块15～30％制备而成，其中，低温熔块由钾长石粉25％～35％，磷灰石粉10％～20％，萤石粉2％～8％，碳酸钙10％～15％，硼砂15％～18％，氧化锌1％～8％，石英粉2％～8％；然而，这种复合硅酸锆乳浊剂的成分复杂，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷增白剂，其成本低，乳浊效果良好，能有效提升白度。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述陶瓷增白剂的制备方法。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述陶瓷增白剂的用途。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷增白剂，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝10～20份，磷酸盐10～20份，含锆化合物10～60份，煅烧壳类0～5份；
其中，所述磷酸盐不溶于水。
作为上述技术方案的改进，所述煅烧氧化铝的转化率≥95％，其D50为40～60μm。
作为上述技术方案的改进，所述磷酸盐选自磷酸铝、磷酸氢锆、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷灰石中的一种或多种；
所述含锆化合物选自硅酸锆、锆英石、二氧化锆中的一种或多种。
作为上述技术方案的改进，所述磷酸盐为磷酸钙或磷灰石。
作为上述技术方案的改进，所述煅烧壳类选用煅烧贝类壳粉或煅烧螺类壳粉。
作为上述技术方案的改进，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝18份，磷酸钙14份，硅酸锆55份，煅烧贝壳粉3份。
相应的，本发明还提供了一种上述陶瓷增白剂的制备方法，其包括：
(1)将各种原料按照配方混合均匀，得到混合料；
(2)将所述混合料加入球磨机之中，加水，球磨至D90<30μm，得到浆料；
(3)将所述浆料经脱水增稠、干燥、粉碎，即得到陶瓷增白剂成品。
相应的，本发明还提供了上述增白剂在日用陶瓷、建筑陶瓷釉料中的用途。
作为上述方案的改进，所述釉料包括上述的增白剂10～20％。
作为上述技术方案的改进，所述釉料由以下重量百分比的原料制成：长石40～50％，石英5～15％，水洗土20～40％，增白剂10～20％。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明中的陶瓷增白剂利用氧化铝、硅酸锆的晶相乳浊效应，同时也利用各种化合物与磷酸盐的配位反应，形成分相乳浊效应，大幅度提高了增白剂的增白效应，有效提升了陶瓷制品的白度。
2.本发明中的陶瓷增白剂通过复合乳浊效应，增强了增白剂的增白效果，减少了硅酸锆的使用量；同时本发明利用煅烧贝类粉作为钙质原料来源；两者复合可大幅度降低本发明中增白剂的成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
本发明公开了一种陶瓷增白剂，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝10～20份，磷酸盐10～20份，含锆化合物10～60份，煅烧壳类0～5份；其中，磷酸盐不溶于水。
其中，煅烧氧化铝的转化率≥95％，其平均粒径D50为40～60μm；优选的，氧化铝的平均粒径为40～50μm，粒径较小的煅烧氧化铝在釉料烧成过程中不融化，在烧成后的基质玻璃中保持微小晶体状态，能起到良好的晶体乳浊功能。同时，煅烧氧化铝也能够与磷酸盐发生配位反应，起到分相乳浊的作用。
煅烧氧化铝的加入重量份为10～20份，当煅烧氧化铝的含量超过20重量份后，会大幅提升釉料的烧成温度，提升能耗；当煅烧氧化铝加入重量份小于10份时，其仅仅以刚玉晶体的形式存在于烧成后的釉料基质玻璃中；而无法与磷酸盐进行配位反应。
含锆化合物选自硅酸锆、锆英石、二氧化锆中的一种或多种，但不限于此。优选的，本发明中的含锆化合物选用锆英石，其平均粒径D50为10～30μm。含锆化合物的加入重量份为10～60份，优选的为30～60份，进一步优选为45～60份，本发明通过其他化合物的晶相乳浊以及分相乳浊效应增加了增白剂的白度，降低了含锆化合物的使用量，降低了成本。
其中，磷酸盐选用不溶于水的磷酸盐，如磷酸铝、磷酸氢锆、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷灰石中的一种或多种；优选的，磷酸盐选用磷酸氢钙、磷酸钙、磷灰石中的一种或多种，进一步优选的，选用磷酸钙或磷酸氢钙。由于磷灰石中含有一定量的卤素离子(F、Cl)，其在烧成过程之中也会形成配位结构。但这种配位结构会降低含磷玻璃网络的形成，一定程度上降低釉料的光泽度，因此，本发明中选用磷酸钙或磷酸氢钙作为磷的来源。
磷酸盐的加入重量份为10～20份，优选的为15～20份。在本发明中，磷酸盐的主要作用是形成配位体，与各种金属配位，以形成液体分相，从而起到分相乳浊的作用；同时P的存在也能一定程度上降低釉料的烧成温度。因此，当本发明中，磷酸盐加入重量份＜10份时，含有增白剂的釉料的烧成温度较高，难以烧成；当磷酸盐含量＞20份后，釉料又会形成过多的玻璃体，导致釉料的光泽度下降。
本发明中的配方之中还含有一定量的钙类化合物，即煅烧壳类。煅烧壳类的主要成分是碳酸钙，其在烧成过程中能与磷酸盐形成良好的配位效应，形成玻璃体，起到分相乳浊的作用。煅烧壳类的加入重量份为0～5份，优选的为3～5份。
本发明中的煅烧壳类可选用煅烧贝壳类粉或煅烧螺类粉，但不限于此。本发明选用煅烧壳类作为钙类原料，其来源广，且成本低，可进一步降低增白剂的生产成本。
优选的，本发明中的增白剂由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝18份，磷酸钙14份，硅酸锆55份，煅烧贝壳粉3份。此配比的增白剂具有更加的增白效果。
相应的，本发明还公开了一种上述增白剂的制备方法，具体的包括：
(1)将各种原料按照配方混合均匀，得到混合料；
(2)将所述混合料加入球磨机之中，加水，球磨至D90<30μm，得到浆料；
(3)将所述浆料经脱水增稠、干燥、粉碎，即得到陶瓷增白剂成品。
相应的，本发明还公开了一种上述增白剂的用途，具体的涉及上述陶瓷增白剂在日用陶瓷、建筑陶瓷釉料中的用途。
优选的，在上述釉料之中，含有上述增白剂10～20％，其烧成温度为1100～1300℃，烧成后白度≥55％。
进一步优选的，上述釉料由以下重量百分比的原料制成：长石40～50％，石英5～15％，水洗土20～40％，增白剂10～20％。上述配方的釉料之中，SiO2/Al2O3为8～9，其能更佳地发挥本发明中的增白剂的作用。
下面以具体实施例说明本发明。
实施例1
本实施例提供一种陶瓷增白剂。其配方为：
煅烧氧化铝10份，磷酸盐20份，含锆化合物60份，煅烧壳类5份；
其中，磷酸盐选用磷灰石，含锆化合物选用二氧化锆，煅烧壳类选用煅烧贝壳粉。
其制备方法为：
(1)将各种原料按照配方混合均匀，得到混合料；
(2)将所述混合料加入球磨机之中，加水，球磨至D90为25μm，得到浆料；
(3)将所述浆料经脱水增稠、干燥、粉碎，即得到陶瓷增白剂成品。
实施例2
本实施例提供一种陶瓷增白剂。其配方为：
煅烧氧化铝20份，磷酸盐20份，含锆化合物10份，煅烧壳类5份；
其中，磷酸盐选用磷酸铝，含锆化合物选用硅酸锆，煅烧壳类选用煅烧螺蛳壳粉。
其制备方法为：
(1)将各种原料按照配方混合均匀，得到混合料；
(2)将所述混合料加入球磨机之中，加水，球磨至D90为20μm，得到浆料；
(3)将所述浆料经脱水增稠、干燥、粉碎，即得到陶瓷增白剂成品。
实施例3
本实施例提供一种陶瓷增白剂，其配方为：
煅烧氧化铝13份，磷酸氢钙19份，硅酸锆58份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种陶瓷增白剂，其配方为：
煅烧氧化铝13份，磷酸氢钙19份，硅酸锆55份，煅烧贝壳粉4份；
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种陶瓷增白剂，其配方为：
煅烧氧化铝18份，磷酸钙14份，硅酸锆55份，煅烧贝壳粉3份；
其制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种陶瓷增白剂，其配方为：
煅烧氧化铝16份，磷酸钙14份，硅酸锆53份，煅烧贝壳粉6份；
其制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种釉料，其配方为：
长石50％，石英13％，水洗土27％，增白剂10％；
其中，增白剂为实施例1中的陶瓷增白剂。
实施例8
本实施例提供一种釉料，其配方为：
长石48％，石英16％，水洗土22％，增白剂14％；
其中，增白剂为实施例3中的陶瓷增白剂。
实施例9
本实施例提供一种釉料，其配方与实施例8相同，其中，增白剂为实施例4中的陶瓷增白剂。
实施例10
本实施例提供一种釉料，其配方与实施例8相同，其中，增白剂为实施例5中的陶瓷增白剂。
实施例11
本实施例提供一种釉料，其配方与实施例8相同，其中，增白剂为实施例6中的陶瓷增白剂。
对比例1
本实施例提供一种釉料，其配方与实施例7相同，增白剂为纯硅酸锆。
将实施例7-11中的釉料淋到瓷质砖坯体表面，并在1180℃下烧成，冷却后分别测试釉面的白度与色度数据。其结果如下表：
白度(％) L a b
实施例7 55.35 84.41 0.81 9.54
实施例8 57.44 84.67 0.92 9.4
实施例9 57.48 85.88 1.15 9.21
实施例10 60.42 86.45 1.29 9
实施例11 59.88 86.07 1.04 9.2
对比例1 62.33 88.47 1.41 8.8
其中，L表示亮度，a表示红绿色差，b表示黄蓝色差；从表中来看，本发明中陶瓷增白剂的效果与纯硅酸锆增白剂的效果相当。且相比纯硅酸锆增白剂而言，成本明显较低。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷增白剂，其特征在于，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝10～20份，磷酸盐10～20份，含锆化合物10～60份，煅烧壳类0～5份；
其中，所述磷酸盐不溶于水。
2.如权利要求1所述的陶瓷增白剂，其特征在于，所述煅烧氧化铝的转化率≥95％，其D50为40～60μm。
3.如权利要求1所述的陶瓷增白剂，其特征在于，所述磷酸盐选自磷酸铝、磷酸氢锆、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷灰石中的一种或多种；
所述含锆化合物选自硅酸锆、锆英石、二氧化锆中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的陶瓷增白剂，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸钙或磷灰石。
5.如权利要求1所述的陶瓷增白剂，其特征在于，所述煅烧壳类选用煅烧贝类壳粉或煅烧螺类壳粉。
6.如权利要求1所述的陶瓷增白剂，其特征在于，其由以下重量份的原料制备而成：煅烧氧化铝18份，磷酸钙14份，硅酸锆55份，煅烧贝壳粉3份。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的陶瓷增白剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将各种原料按照配方混合均匀，得到混合料；
(2)将所述混合料加入球磨机之中，加水，球磨至D90<30μm，得到浆料；
(3)将所述浆料经脱水增稠、干燥、粉碎，即得到陶瓷增白剂成品。
8.如权利要求1-6任一项所述的陶瓷增白剂在日用陶瓷、建筑陶瓷釉料中的用途。
9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，所述釉料包括如权利要求1-6所述的增白剂10～20％。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于，所述釉料由以下重量百分比的原料制成：长石40～50％，石英5～15％，水洗土20～40％，增白剂10～20％。
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