CN111777331B - 高日光反射率陶瓷釉料、建筑节能型瓷质釉面砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：铝酸盐8～21份、云母15～36份、白钨矿7～15份、金红石8～16份、硅酸锂铝5～15份、石英3～5份、改性剂0.3～1.5份、分散剂0.5～2份。本发明兼具优异的高日光反射率、耐热冲击和隔热性能，特别适用于冷瓷砖的表面釉料。本发明的建筑节能型瓷质釉面砖，解决了现有普通瓷质釉面砖无法有效反射太阳光和不具备建筑节能效果的缺陷，其不仅可以选择性吸收和反射不同波长范围内的太阳光从而减少建筑物表面吸收的能量，而且有助于限制热量流向内部环境，从而在太阳辐射下可有效地阻隔热量，保持较低的砖面温度，可作为建筑物表面的“冷瓷砖”。

Description

高日光反射率陶瓷釉料、建筑节能型瓷质釉面砖及其制备 方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种高日光反射率陶瓷釉料、建筑节能型瓷质釉面砖及其制备方法。

背景技术

随着全球城市不断扩张，越来越多的森林和农场被住宅楼所取代。城市绿地面积大幅减少，道路和建筑物对太阳辐射能量过度吸收而导致城市气温升高，这种效应被称为“城市热岛”现象。城市热岛效应使得城市中心的温度比周边地区高3～5℃。城市建筑物吸收阳光后，室内温度升高，影响了人们居住的舒适性，同时也加剧了建筑的制冷能耗。在未来三十年内，城市热岛现象将会日益严峻。与此同时，与城市热岛效应相关的能源消耗也会随着生态环境气候的恶化而增加。因此，在未来几年里实施城市热岛减缓战略将尤为重要。

传统外墙材料通常具有较低的日光反射率，在夏季由于太阳辐射增加，会导致建筑物室内过热。用“冷材料”产品取代传统外墙材料应用于城市建筑，建筑物在太阳辐射下可吸收较少的热量并保持建筑内部凉爽。目前，“冷材料”产品以聚合物材料为主，如冷涂料和冷防水膜等。这些聚合物产品的工业制备过程相对简单，但其耐候性、抗老化性能相对较低，如果清洁维护不及时或使用不当，一般的聚合物冷屋顶产品寿命仅为数年。

太阳辐射包括5％的紫外线、43％的可见光和52％的近红外辐射，即有一半以上的太阳辐射热量集中在近红外区域。因此，对于建筑节能型材料的研究，如何提高其近红外反射性能尤为关键。陶瓷基“冷材料”产品(如陶瓷砖、粘土屋顶瓦片等)具有较高的机械性能、优异的化学与物理耐久性以及防火性能。用建筑节能型“冷瓷砖”取代传统外墙材料，可显著地降低建筑物表面的热量堆积。“冷瓷砖”产品结合了良好的光学性能和瓷砖产品原有的化学/物理耐久性。广泛使用建筑节能型“冷瓷砖”材料，可以有效地改善单个建筑物及整个城市范围内的夏季过热情况，为房主和城市社区提供益处。

中国发明专利CN107698279A提供了一种建筑物外立面用隔热陶瓷砖及制备方法。采用废旧玻璃研磨细化并高温喷雾球化，制取玻璃微球，并与水滑石、氧化铅、氧化铝、颜料及水混合球磨得到釉料，用喷枪通过压缩空气使釉料在压力作用下喷散成雾状，施加到预烧瓷砖表面；送入辊道窑在1200～1400℃下快烧3～5min，冷却，得到隔热陶瓷砖。釉料中的玻璃微珠与水滑石快烧后组成反射层，将太阳热量转化为5～10μm波长的红外线进行反射，防止热量进入建筑物，具有持续的隔热效果。

中国发明专利CN106977104A公开了一种以钛榍石为主晶相的反射隔热陶瓷的制备方法。本发明将原料配料并混合，研磨成浆料或者制成粉体；按照质量份数计，所述原料的化学组成的包括40～75份SiO₂，6～21份Al₂O₃，10～30份TiO₂，7～17份CaO；所得浆料或者粉体施加在陶瓷坯体表面，并将坯体干燥；将干燥后的坯体置于窑炉中1050～1240℃烧成，形成表层以钛榍石为主晶相的太阳热反射陶瓷。本发明制备的浅色的陶瓷砖，其太阳光反射比达到0.8以上，能有效降低陶瓷砖对太阳热辐射的吸收，明显减少冬暖夏凉地区建筑能耗，而且制备方法简单实用，有利于产业化，降低生产成本。

在上述现有技术中，专利CN107698279A作为反射隔热有效物的是玻璃微珠和水滑石；而专利CN106977104A中作为反射隔热有效物的是以钛榍石为主晶相的釉面。综上可知，目前市面上关于建筑节能型“冷瓷砖”的研究及产品都尚未成熟，即现有的瓷质釉面砖产品仍无法有效地反射太阳光，存在在近红外区域具有高的辐射吸收和低的日光反射指数的不足。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高日光反射率陶瓷釉料及其制备方法，同时提供应用了该陶瓷釉料的建筑节能型瓷砖釉面砖及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

其中，铝酸盐在自然界中作为矿物质长石发生并呈现磁铅石型结构，在晶体结构中铝酸盐中的Al³⁺离子分布在五个不同的配位点上，包括三个不同的八面体、一个四面体、和一个三角双锥体，从而提供氧离子的五重配位，使其具有大的八面体晶体场稳定能；云母具有优异的光泽和彩虹色效果，同时兼具高反射率和光稳定性，因此云母较常见地被应用于光学过滤器、化妆品、塑料、印刷产品和陶瓷中；白钨矿属于ABO₄族的三元氧化物，阳离子A的化合价为+1、+2、+3和+4，阳离子B的价态分别为+7、+6、+5和+4，其晶体结构由BX₄四面体和AX₈八配位多面体组成，可以看作是两个互穿四面体，因此白钨矿较常见地被用作固态闪烁体、激光主体或固态激光器；金红石属于“冷材料”，其是一种具有高日光反射率的白色色料。本发明将铝酸盐、云母、白钨矿、金红石进行特定复配并共同作为高日光反射率有效物，使其原料组分之间发挥相辅相成的协同作用，呈现出优异的高日光反射性能。同时，本发明中的硅酸锂铝具有较低的热膨胀系数，在1150℃烧结的釉层中可形成β-锂辉石-二氧化硅固溶体(LiAlSi₃O₈)，25～1100℃之间进行15次突然冷却-加热循环都不会有显着变化。本发明通过引入硅酸锂铝进一步提高了陶瓷釉料的的耐热冲击性，并辅以改性剂和分散剂进一步提高该陶瓷釉料的分散均匀性和隔热性。另外，本发明的高日光反射率陶瓷釉料，经高温烧成后可形成致密的釉面层，其具有一定的防污能力，可有效减少由于风化和结垢造成的表面污染，从而大大延长了瓷质釉面砖的使用寿命。

作为上述方案的进一步改进，所述的铝酸盐选自铝酸钙、铝酸镁、铝酸锆、铝酸钡中的至少一种，其在自然界中作为矿物质肠长石发生，具有原料易得、晶体场稳定能优异等特点。

作为上述方案的进一步改进，所述云母选自绢云母、白云母、金云母、锂云母、黑云母中的至少一种，其具有优异的光泽和彩虹色效果，同时兼具高反射率和良好光稳定性等特点。

作为上述方案的进一步改进，所述改性剂选自纳米二氧化钛、玄武岩纤维、二氧化硅纤维中的至少一种。具体地，本发明中改性剂的作用为有助于降低表面稳定并限制热量流向内部环境，其中纳米二氧化钛具有强散射、弱吸收、稳定、光催化活性和廉价等特点，玄武岩纤维和二氧化硅纤维具有很强的发光性。

作为上述方案的进一步改进，所述分散剂选自三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、聚偏磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾中的其中一种。具体地，本发明中的分散剂在陶瓷釉料配方中起到粘结、浮选和分散的作用，其具有易溶于水、吸收性强的特点。

本发明所采取的另一个技术方案是：一种建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，所述面釉层为本发明所述的高日光反射率陶瓷釉料。具体地，本发明中所述的坯体层，选用普通瓷质砖的生坯即可。

作为上述方案的进一步改进，一种如上所述的建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.3～0.6％，得高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，得成品。

具体地，本发明步骤1)对釉料细度的限定，有利于提高后续形成的面釉层与普通瓷质砖的坯体层的结合力。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)中所述的高温烧成的烧成温度为1150～1200℃。具体地，本发明的烧成温度可使得陶瓷釉料中的晶粒成核-生长在最佳粒径范围内，可反射大部分的日光光谱。

本发明的有益效果是：

本发明通过对陶瓷釉料原料组分及配比的调整，将铝酸盐、云母、白钨矿、金红石复配共同作为高日光反射率有效物，并辅以硅酸锂铝、改性剂和分散剂提高其耐热冲击性、隔热性和分散均匀性，使其兼具优异的高日光反射率、耐热冲击和隔热性能，特别适用于冷瓷砖的表面釉料。

本发明的建筑节能型瓷质釉面砖，解决了现有普通瓷质釉面砖无法有效反射太阳光和不具备建筑节能效果的缺陷，其不仅可以选择性吸收和反射不同波长范围内的太阳光从而减少建筑物表面吸收的能量，而且有助于限制热量流向内部环境，从而在太阳辐射下可有效地阻隔热量，保持较低的砖面温度，可作为建筑物表面的“冷瓷砖”。

本发明的建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法，其工艺简单，可控性强，有利于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

本发明中所述普通瓷质砖的坯体层是通过普通瓷质砖坯体粉料经混合压制成型的，所述普通瓷砖坯体粉料购自佛山欧神诺陶瓷有限公司的常规抛釉砖坯体粉料。

实施例1

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.3％，得实施例1高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1200℃，得实施例1成品。

实施例2

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.6％，得实施例2高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1150℃，得实施例2成品。

实施例3

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.5％，得实施例3高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1180℃，得实施例3成品。

实施例4

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.4％，得实施例4高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1160℃，得实施例4成品。

实施例5

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.5％，得实施例5高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1200℃，得实施例5成品。

对比例1

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.5％，得对比例1高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1200℃，得对比例1成品。

对比例2

一种高日光反射率陶瓷釉料，其按重量份计包括如下原料组分：

一种应用了该高日光反射率陶瓷釉料的建筑节能型瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法如下：

1)按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.5％，得对比例2高日光反射率陶瓷釉料；

2)在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1)所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1200℃，得对比例2成品。

对比例3

一种瓷质釉面砖，其包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，该瓷质釉面砖的制备方法为：

在普通瓷质砖的坯体层上布施购自佛山欧神诺陶瓷有限公司的普通抛釉砖用面釉，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，控制烧成温度为1200℃，得对比例3成品。

实施例6：性能测试

分别对实施例1～5所得成品和对比例1～3所述成品进行相关性能测试，其测试结果如下表1所示。

表1相关性能测试结果

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种高日光反射率陶瓷釉料，其特征在于按重量份计包括如下原料组分：

铝酸盐 8~21份；

云母 15~36份；

白钨矿 7~15份；

金红石 8~16份；

硅酸锂铝 5~15份；

石英 3~5份；

改性剂 0.3~1.5份；

分散剂 0.5~2份；

所述改性剂选自纳米二氧化钛、玄武岩纤维、二氧化硅纤维中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种高日光反射率陶瓷釉料，其特征在于：所述的铝酸盐选自铝酸钙、铝酸镁、铝酸锆、铝酸钡中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高日光反射率陶瓷釉料，其特征在于：所述云母选自绢云母、白云母、金云母、锂云母、黑云母中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种高日光反射率陶瓷釉料，其特征在于：所述分散剂选自三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、聚偏磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾中的其中一种。

5.一种建筑节能型瓷质釉面砖，其特征在于：包括坯体层和设置于所述坯体层表面上的面釉层，所述面釉层为权利要求1~4任一项所述的高日光反射率陶瓷釉料。

6.一种如权利要求5所述的建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1）按重量份计将高日光反射率陶瓷釉料的各原料组分混合，采用湿法球磨混合球磨至细度为325目筛余0.3~0.6%，得高日光反射率陶瓷釉料；

2）在普通瓷质砖的坯体层上布施步骤1）所得的高日光反射率陶瓷釉料，形成面釉层，后经干燥，入窑高温烧成，得成品。

7.根据权利要求6所述的一种建筑节能型瓷质釉面砖的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的高温烧成的烧成温度为1150~1200℃ 。