CN112500129B - 一种纤维增强岩板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强岩板及其制备方法，涉及建筑材料技术领域，所述岩板包括如下重量份数的原料：高岭土30‑45份、铝矾土10‑30份、长石15‑25份、滑石0‑5份、石英15‑25份、陶瓷纤维1‑15份。本发明一种纤维增强岩板将硅酸铝纤维或者氧化铝纤维和岩板粉体充分混合制备岩板，显著提高了岩板的抗弯强度和韧性。相比不添加硅酸铝纤维或者氧化铝纤维的岩板抗弯强度增加60％以上。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种纤维增强岩板及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展和人类生活水平的不断提高，建筑装饰向着高强轻质化、薄型化、环保化、多功能化、安装标准化、控制智能化的新型装饰材料方向发展。
对于新型岩板由于要求其面积大(3200mm*1600mm)、厚度薄(趋于3mm)，加工与使用过程中还存在较多技术难题，例如：如果机械强度不高，加工和使用过程中问题凸显。随着高层幕墙、高端家装、高端会所以及国家公共场所等对安全保障要求的不断提高，装饰用岩板的强度和韧性亟需获得进一步提高。
现有涉及到提高岩板强度的方法主要包含两类：一类是通过成分调整、改变烧成工艺以制备性能良好的陶瓷薄板，但总体上来说岩板主要成分一般为SiO2，通过普通成分调整和烧成工艺对其力学性能的提升较为有限，仍然难以满足对岩板高强度、高韧性的要求；另一类是采用复合结构，如：采用真空抽滤吸渗的方法将莫来石晶须陶瓷粉料吸渗到陶瓷薄板坯体中，但是此类方法工序长、成本高。
发明内容
为此，本发明提供一种纤维增强岩板及其制备方法，以解决现有提高岩板强度的方法存在的岩板力学性能提升有限、工序长、成本高等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，一种纤维增强岩板，所述岩板包括如下重量份数的原料：高岭土30-45份、铝矾土10-30份、长石15-25份、滑石0-5份、石英15-25份、陶瓷纤维1-15份。
进一步地，所述陶瓷纤维为氧化铝纤维或者硅酸铝纤维中的一种或者两种。
进一步地，所述氧化铝纤维为多晶氧化铝纤维，其熔点温度＞1400℃，直径为0.05μm～3μm。
进一步地，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为1μm～4μm。
进一步地，所述岩板的厚度为3～20mm。
根据本发明的第二方面，上述岩板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1：将陶瓷纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合0.5～24h配制成固含量为50％～60％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛陈腐，得到含水率为5～12％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。
进一步地，步骤S1中，所述分散剂选自磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种。
进一步地，步骤S3中，所述生坯粉料的颗粒级配控制为10目以上颗粒≤1％、30％≤30目≤70％、100目以下颗粒≤4％。
进一步地，步骤S3中，所述烧制成型的烧成温度为1170～1210℃，烧成时间为90～150min。
本发明具有如下优点：
本发明一种纤维增强岩板将硅酸铝纤维或者氧化铝纤维和岩板粉体充分混合制备岩板，显著提高了岩板的抗弯强度和韧性。相比不添加硅酸铝纤维或者氧化铝纤维的岩板抗弯强度增加60％以上。
本发明一种纤维增强岩板的制备方法简单，技术实施可行性强。
本发明制备的岩板为高强度高韧性陶瓷薄板，可以用在高层幕墙、高端家装、高端会所以及国家公共场所等对安全要求较高领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的一种纤维增强岩板的SEM图；
图2为本发明实施例5提供的一种纤维增强岩板的SEM图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土17份、长石20份、滑石2份、石英16份和多晶氧化铝纤维7份；其中，多晶氧化铝纤维的熔点温度＞1400℃，直径为0.1μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将多晶氧化铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为三聚磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合12h配制成固含量为55％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为7％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1180℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。
所述岩板厚度为3mm，吸水性为0.05％，密度为2.43g/cm3，抗弯强度为65MPa。对所述岩板进行扫描电镜分析，其扫描电镜图谱如图1所示，由图1可以看出，氧化铝纤维均匀分布在岩板坯体中，断面拔出的纤维使得岩板强度和韧性增强。
实施例2
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土30份、铝矾土29份、长石15份、石英25份和多晶氧化铝纤维1份；其中，多晶氧化铝纤维的熔点温度＞1400℃，直径为0.1μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将多晶氧化铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为六偏磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合12h配制成固含量为50％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为5％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1200℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为6mm，吸水性为0.04％，密度为2.44g/cm3，抗弯强度为58MPa。
实施例3
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土45份、铝矾土10份、长石25份、滑石2份、石英15份和多晶氧化铝纤维3份；其中，多晶氧化铝纤维的熔点温度＞1400℃，直径为1μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将多晶氧化铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为聚丙烯酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合0.5h配制成固含量为60％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为10％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1170℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为20mm，吸水性为0.05％，密度为2.43g/cm3，抗弯强度为55MPa。
实施例4
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土11份、长石16份、滑石5份、石英15份和多晶氧化铝纤维15份；其中，多晶氧化铝纤维的熔点温度＞1400℃，直径为3μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将多晶氧化铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合24h配制成固含量为56％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为12％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1210℃，烧结时间为150min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为6mm，吸水性为0.08％，密度为2.39g/cm3，抗弯强度为54MPa。
实施例5
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土17份、长石20份、滑石2份、石英16份和硅酸铝纤维7份；其中，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为2μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将硅酸铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为三聚磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合12h配制成固含量为55％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为7％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1180℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。
所述岩板厚度为3mm，吸水性为0.05％，密度为2.45g/cm3，抗弯强度为66MPa。对所述岩板进行扫描电镜分析，其扫描电镜图谱如图2所示，由图2可以看出，硅酸铝纤维均匀分布在岩板坯体中，断面拔出的纤维使得岩板强度和韧性增强。
实施例6
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土30份、铝矾土29份、长石15份、石英25份和硅酸铝纤维1份；其中，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为3μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将硅酸铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为六偏磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合12h配制成固含量为50％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为5％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1200℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为6mm，吸水性为0.04％，密度为2.43g/cm3，抗弯强度为48MPa。
实施例7
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土45份、铝矾土10份、长石25份、滑石2份、石英15份和硅酸铝纤维3份；其中，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为1μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将硅酸铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为聚丙烯酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合0.5h配制成固含量为60％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为10％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1170℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为20mm，吸水性为0.05％，密度为2.43g/cm3，抗弯强度为54MPa。
实施例8
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土11份、长石16份、滑石5份、石英15份和硅酸铝纤维15份；其中，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为4μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将硅酸铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合24h配制成固含量为56％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为9％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1210℃，烧结时间为150min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。所述岩板厚度为6mm，吸水性为0.07％，密度为2.42g/cm3，抗弯强度为55MPa。
实施例9
一种纤维增强岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土17份、长石20份、滑石2份、石英16份、多晶氧化铝纤维3份和硅酸铝纤维4份；其中，多晶氧化铝纤维的熔点温度＞1400℃，直径为0.1μm，硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为4μm，该岩板的制备方法如下：
S1：将多晶氧化铝纤维和硅酸铝纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；其中，分散剂为三聚磷酸钠，用量为所述岩板粉体总质量的0.5％；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合12h配制成固含量为55％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛得到粒度分布在30％≤30目≤70％之间的颗粒，陈腐2天，得到含水率为7％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，烧制温度为1180℃，烧结时间为120min，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。
所述岩板厚度为6mm，吸水性为0.07％，密度为2.41g/cm3，抗弯强度为67MPa。
对比例1
本对比例提供了一种陶瓷岩板，制备方法与实施例1中的步骤相同，不同在于：原料组成中不添加多晶氧化铝纤维。制备所得岩板厚度为3mm，吸水性为0.06％，密度为2.41g/cm3，抗弯强度为38MPa。而实施例1中抗弯强度相比对比例1提高了71％。
对比例2
本对比例提供了一种陶瓷岩板，制备方法与实施例1中的步骤相同，不同在于：多晶氧化铝纤维添加量为20份。由于纤维量增加在此工艺下岩板孔隙率较大，吸水率高。制备所得岩板厚度为3mm，吸水性为0.75％，密度为2.30g/cm3，抗弯强度为36MPa。可见，过多添加陶瓷纤维会导致岩板难以致密，发挥不出增韧效果。
对比例3
本对比例提供了一种陶瓷岩板，制备方法与实施例5中的步骤相同，不同在于：原料组成中不添加硅酸铝纤维。制备所得岩板厚度为3mm，吸水性为0.06％，密度为2.41g/cm3，抗弯强度为38MPa。而实施例5中抗弯强度相比对比例3提高了70％。
对比例4
本对比例提供了一种陶瓷岩板，制备方法与实施例5中的步骤相同，不同在于：硅酸铝纤维添加量为20份。由于纤维量增加在此工艺下岩板孔隙率较大，吸水率高。制备所得岩板厚度为3mm，吸水性为0.75％，密度为2.32g/cm3，抗弯强度为36MPa。可见，过多纤维添加会导致岩板难以致密，发挥不出增韧效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种纤维增强岩板，其特征在于，所述岩板包括如下重量份数的原料：高岭土38份、铝矾土17份、长石20份、滑石2份、石英16份、陶瓷纤维7份；
所述陶瓷纤维为氧化铝纤维或者硅酸铝纤维中的一种或者两种；
所述岩板的制备方法包括如下步骤：
S1：将陶瓷纤维、分散剂和水混合均匀，球磨混合配制成陶瓷纤维分散液；
S2：将高岭土、铝矾土、长石、滑石和石英加入到制成的陶瓷纤维分散液中，球磨混合0.5～24h配制成固含量为50％～60％混合浆料；
S3：将所述混合浆料经过喷雾干燥造粒，得到具有一定流动性的球形颗粒粉料并过筛陈腐，得到含水率为5～12％的生坯粉料；
S4：将得到的生坯粉料进行压机布料压制成型，得到素坯并干燥；
S5：在干燥后的素坯表面进行布施底釉、喷墨装饰、布施面釉后，烧制成型，再经冷却、磨边、抛光、打蜡，得到所述岩板。
2.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，所述氧化铝纤维为多晶氧化铝纤维，其熔点温度＞1400℃，直径为0.05μm～3μm。
3.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，所述硅酸铝纤维熔点温度＞1350℃，直径为1μm～4μm。
4.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，所述岩板的厚度为3～20mm。
5.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，步骤S1中，所述分散剂选自磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种。
6.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，步骤S3中，所述生坯粉料的颗粒级配控制为10目以上颗粒≤1％、30％≤30目≤70％、100目以下颗粒≤4％。
7.如权利要求1所述的一种纤维增强岩板，其特征在于，步骤S5 中，所述烧制成型的烧成温度为1170～1210℃，烧成时间为90～150min。
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