CN113248242B - 一种高强度岩板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度岩板及其制备方法，属于岩板技术领域，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：22~30份钠长石、15~20份高岭土、10~16份霞石粉、6~12份硅灰石、5~9份粘土、4~8份羟基磷灰石、3~6份改性空心玻璃微珠、2~6份改性碳化硅晶须、2~6份氧化铝、1~3份碳酸锶、0.8~2份磷酸氢钙、0.8~2份氢氧化铝、1~2份刚玉粉、0.6~1.5份氧化锌、0.5~1份碳酸镧。本发明所述的岩板具有良好的抗折强度，通过以二氧化硅、粉煤灰为硅源，以粉碎后的褐煤为碳源，在溶液下合成，烧结，得到了能够显著提高抗折强度的改性碳化硅晶须。
Description
技术领域
本发明涉及岩板技术领域，具体涉及一种高强度岩板及其制备方法。
背景技术
岩板主要用于家居、厨房板材领域。作为家居领域的新物种，岩板家居相比其他家居产品，具有规格大、可塑造性强、花色多样等特性。
岩板在家居产品以及厨房板材中使用时，要求其具有良好的强度，目前是世面上的岩板不耐摔碰，容易破损，是一种易碎品不便于安装、使用和运输。
发明内容
本发明提供一种高强度岩板及其制备方法，所述的岩板具有良好的抗折强度。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
一种高强度岩板，由以下重量份原料制备而成：22~30份钠长石、15~20份高岭土、10~16份霞石粉、6~12份硅灰石、5~9份粘土、4~8份羟基磷灰石、3~6份改性空心玻璃微珠、2~6份改性碳化硅晶须、2~6份氧化铝、1~3份碳酸锶、0.8~2份磷酸氢钙、0.8~2份氢氧化铝、1~2份刚玉粉、0.6~1.5份氧化锌、0.5~1份碳酸镧。
作为一种优选方案，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：22~26份钠长石、15~18份高岭土、12~16份霞石粉、8~12份硅灰石、7~9份粘土、4~7份羟基磷灰石、4~6份改性空心玻璃微珠、2~5份改性碳化硅晶须、2~5份氧化铝、1.5~3份碳酸锶、1~2份磷酸氢钙、1~2份氢氧化铝、1~1.5份刚玉粉、0.6~1.2份氧化锌、0.6~1份碳酸镧。
作为一种优选方案，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：25份钠长石、16份高岭土、15份霞石粉、10份硅灰石、8份粘土、6份羟基磷灰石、5份改性空心玻璃微珠、4份改性碳化硅晶须、3份氧化铝、2份碳酸锶、1.5份磷酸氢钙、1.5份氢氧化铝、1.2份刚玉粉、1份氧化锌、0.8份碳酸镧。
作为一种优选方案，所述改性碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将2~5重量份二氧化硅、2~5重量份粉煤灰加入到20~40重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至60~100目，得到褐煤粉，将4~10重量份褐煤粉加入到20~30重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.4~0.8重量份硼砂，超声处理，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1400~1500℃烧结2~5h，冷却，得到碳化硅晶须；
S04、将8~12重量份碳化硅晶须分散于30~50重量份去离子水，得到第三混合液；
S05、将1~3重量份碳纳米管、1~4重量份双氧水加入到15~20重量份无水乙醇中，以200~500rpm转速搅拌1~4h，得到第四混合液；
S06、将第四混合液滴入第三混合液，搅拌，过滤，干燥，得到改性碳化硅晶须。
本发明的发明人在大量的研究中发现，通过以二氧化硅、粉煤灰为硅源，以粉碎后的褐煤为碳源，在溶液下合成，烧结，得到了碳化硅晶须，晶须直晶率高，能够有效的发挥架桥效应，再通过用碳纳米管对其进行改性，得到了能够显著提高抗折强度和硬度的改性碳化硅晶须。
发明人进一步发现，若采取其他硅源或者碳源进行反应制备碳化硅晶须时，不利于后续碳纳米管的改性处理，即采取其他硅源或者碳源，改性效果不佳，对于强度提升效果会下降。
作为一种优选方案，所述S03中超声处理功率为500~800W，超声处理时间20~50min。
作为一种优选方案，所述S06中搅拌速率为200~500rpm，搅拌时间为6~10h。
作为一种优选方案，所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将8~15重量份空心玻璃微珠加入到20~30重量份次氯酸溶液中浸泡2~6h，过滤，干燥，得到一次处理空心玻璃微珠；
S12、将8~12重量份一次处理空心玻璃微珠加入到20~30重量份硝酸铈水溶液中，以400~600rpm转速搅拌1~5h，过滤，干燥，得到二次处理空心玻璃微珠；
S12、将1~4份重量份碳纳米管加入到10~20重量份浓硫酸中，400~700W超声处理60~100min，过滤，干燥，得到预处理碳纳米管；
S13、将6~10重量份二次处理空心玻璃微珠、0.8~2重量份预处理碳纳米管、0.2~0.5重量份硅烷偶联剂KH550加入到30~50重量份去离子水中，以200~500rpm转速搅拌1~4h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
本发明通过对空心玻璃微珠进行两次预处理，再通过碳纳米管进行改性，得到了能够提高抗折强度的改性空心玻璃微珠。
发明人在大量的研究中发现，改性碳化硅晶须的加入对岩板起到了良好的增强效果，改性后的改性空心玻璃微珠的加入能够弥补改性碳化硅晶须与配方体系的界面结合强度，同时还能够有效的细化晶粒，能够有效的诱发穿晶断裂，从而二者具有良好的协同增效作用。
同时将碳纳米管以改性碳化硅晶须、改性空心玻璃微珠的方式引入到配方体系中，能够有效的避免碳纳米管在高温烧结下失活。
作为一种优选方案，所述次氯酸溶液摩尔浓度为0.1~0.5mol/L。
作为一种优选方案，所述硝酸铈水溶液质量分数为0.5~1%。
本发明还提供了一种高强度岩板的制备方法，包括以下步骤：
S21、按原料重量份称取原料加入到球磨机中，混匀，得混合浆料，经过筛、陈腐、除铁、喷墨干燥，得坯粉料；
S22、坯粉料经压机布料后压制成型，通过干燥窑干燥，得生坯；
S23、将生坯用辊道窑中高温烧成，烧成温度为1350～1400℃，烧成时间为1～3h，经冷却、磨边、包装，即得高强度岩板。
本发明的有益效果：本发明所述的岩板具有良好的抗折强度，通过以二氧化硅、粉煤灰为硅源，以粉碎后的褐煤为碳源，在溶液下合成，烧结，得到了碳化硅晶须，晶须直晶率高，能够有效的发挥架桥效应，再通过用碳纳米管对其进行改性，得到了能够显著提高抗折强度的改性碳化硅晶须，且改性碳化硅晶须与改性空心玻璃微珠具有良好的协同增效作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。
在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
实施例1
一种高强度岩板，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：25份钠长石、16份高岭土、15份霞石粉、10份硅灰石、8份粘土、6份羟基磷灰石、5份改性空心玻璃微珠、4份改性碳化硅晶须、3份氧化铝、2份碳酸锶、1.5份磷酸氢钙、1.5份氢氧化铝、1.2份刚玉粉、1份氧化锌、0.8份碳酸镧。
所述改性碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将4重量份二氧化硅、4重量份粉煤灰加入到32重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至80目，得到褐煤粉，将6重量份褐煤粉加入到24重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.5重量份硼砂，600W超声处理30min，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1460℃烧结4h，冷却，得到碳化硅晶须；
S04、将10重量份碳化硅晶须分散于40重量份去离子水，得到第三混合液；
S05、将2重量份碳纳米管、2重量份双氧水加入到16重量份无水乙醇中，以300rpm转速搅拌2h，得到第四混合液；
S06、将第四混合液滴入第三混合液，以400rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳化硅晶须。
所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将12重量份空心玻璃微珠加入到28重量份摩尔浓度为0.2mol/L次氯酸溶液中浸泡5h，过滤，干燥，得到一次处理空心玻璃微珠；
S12、将10重量份一次处理空心玻璃微珠加入到20重量份质量分数为0.8%的硝酸铈水溶液中，以500rpm转速搅拌3h，过滤，干燥，得到二次处理空心玻璃微珠；
S12、将2份重量份碳纳米管加入到18重量份浓硫酸中，500W超声处理80min，过滤，干燥，得到预处理碳纳米管；
S13、将8重量份二次处理空心玻璃微珠、1重量份预处理碳纳米管、0.3重量份硅烷偶联剂KH550加入到40.7重量份去离子水中，以300rpm转速搅拌2h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
所述的高强度岩板的制备方法，包括以下步骤：
S21、按原料重量份称取原料加入到球磨机中，混匀，得混合浆料，经过筛、陈腐、除铁、喷墨干燥，得坯粉料；
S22、坯粉料经压机布料后压制成型，通过干燥窑干燥，得生坯；
S23、将生坯用辊道窑中高温烧成，烧成温度为1380℃，烧成时间为2h，经冷却、磨边、包装，即得高强度岩板。
实施例2
一种高强度岩板，由以下重量份原料制备而成：30份钠长石、20份高岭土、10份霞石粉、6份硅灰石、5份粘土、4份羟基磷灰石、3份改性空心玻璃微珠、2份改性碳化硅晶须、2份氧化铝、1份碳酸锶、0.8份磷酸氢钙、0.8份氢氧化铝、1份刚玉粉、0.6份氧化锌、0.5份碳酸镧。
所述改性碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将3重量份二氧化硅、3重量份粉煤灰加入到34重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至80目，得到褐煤粉，将5重量份褐煤粉加入到25重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.6重量份硼砂，600W超声处理30min，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1450℃烧结3h，冷却，得到碳化硅晶须；
S04、将9重量份碳化硅晶须分散于41重量份去离子水，得到第三混合液；
S05、将2重量份碳纳米管、3重量份双氧水加入到15重量份无水乙醇中，以300rpm转速搅拌2h，得到第四混合液；
S06、将第四混合液滴入第三混合液，以400rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳化硅晶须。
所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将14重量份空心玻璃微珠加入到26重量份摩尔浓度为0.2mol/L次氯酸溶液中浸泡5h，过滤，干燥，得到一次处理空心玻璃微珠；
S12、将10重量份一次处理空心玻璃微珠加入到20重量份质量分数为0.8%的硝酸铈水溶液中，以500rpm转速搅拌3h，过滤，干燥，得到二次处理空心玻璃微珠；
S12、将2份重量份碳纳米管加入到18重量份浓硫酸中，500W超声处理80min，过滤，干燥，得到预处理碳纳米管；
S13、将9重量份二次处理空心玻璃微珠、1重量份预处理碳纳米管、0.2重量份硅烷偶联剂KH550加入到39.8重量份去离子水中，以300rpm转速搅拌2h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
所述的高强度岩板的制备方法，包括以下步骤：
S21、按原料重量份称取原料加入到球磨机中，混匀，得混合浆料，经过筛、陈腐、除铁、喷墨干燥，得坯粉料；
S22、坯粉料经压机布料后压制成型，通过干燥窑干燥，得生坯；
S23、将生坯用辊道窑中高温烧成，烧成温度为1380℃，烧成时间为2h，经冷却、磨边、包装，即得高强度岩板。
实施例3
一种高强度岩板，由以下重量份原料制备而成：22份钠长石、15份高岭土、14份霞石粉、12份硅灰石、9份粘土、8份羟基磷灰石、4份改性空心玻璃微珠、4份改性碳化硅晶须、4份氧化铝、3份碳酸锶、2份磷酸氢钙、2份氢氧化铝、2份刚玉粉、1.5份氧化锌、1份碳酸镧。
所述改性碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将2重量份二氧化硅、2重量份粉煤灰加入到36重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至80目，得到褐煤粉，将4重量份褐煤粉加入到26重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.6重量份硼砂，400W超声处理50min，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1500℃烧结3h，冷却，得到碳化硅晶须；
S04、将10重量份碳化硅晶须分散于40重量份去离子水，得到第三混合液；
S05、将2重量份碳纳米管、2重量份双氧水加入到16重量份无水乙醇中，以300rpm转速搅拌3h，得到第四混合液；
S06、将第四混合液滴入第三混合液，以400rpm转速搅拌7h，过滤，干燥，得到改性碳化硅晶须。
所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将13重量份空心玻璃微珠加入到27重量份摩尔浓度为0.3mol/L次氯酸溶液中浸泡5h，过滤，干燥，得到一次处理空心玻璃微珠；
S12、将10重量份一次处理空心玻璃微珠加入到20重量份质量分数为0.6%的硝酸铈水溶液中，以500rpm转速搅拌3h，过滤，干燥，得到二次处理空心玻璃微珠；
S12、将2份重量份碳纳米管加入到18重量份浓硫酸中，500W超声处理80min，过滤，干燥，得到预处理碳纳米管；
S13、将9重量份二次处理空心玻璃微珠、1重量份预处理碳纳米管、0.2重量份硅烷偶联剂KH550加入到39.8重量份去离子水中，以300rpm转速搅拌2h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
所述的高强度岩板的制备方法，包括以下步骤：
S21、按原料重量份称取原料加入到球磨机中，混匀，得混合浆料，经过筛、陈腐、除铁、喷墨干燥，得坯粉料；
S22、坯粉料经压机布料后压制成型，通过干燥窑干燥，得生坯；
S23、将生坯用辊道窑中高温烧成，烧成温度为1380℃，烧成时间为2h，经冷却、磨边、包装，即得高强度岩板。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1用等量的改性空心玻璃微珠替换改性碳化硅晶须，其他都相同。
对比例2
对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2用等量的改性碳化硅晶须替换改性空心玻璃微珠，其他都相同。
对比例3
对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3采用碳化硅晶须替换改性碳化硅晶须，其他都相同。
所述碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将4重量份二氧化硅、4重量份粉煤灰加入到32重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至80目，得到褐煤粉，将6重量份褐煤粉加入到24重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.5重量份硼砂，600W超声处理30min，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1460℃烧结4h，冷却，得到碳化硅晶须。
对比例4
对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4采用改性碳化硅替换改性碳化硅晶须，其他都相同。
所述改性碳化硅的制备方法为：
S01、将10重量份碳化硅分散于40重量份去离子水，得到第三混合液；
S02、将2重量份碳纳米管、2重量份双氧水加入到16重量份无水乙醇中，以300rpm转速搅拌2h，得到第四混合液；
S03、将第四混合液滴入第三混合液，以400rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳化硅。
对比例5
对比例5与实施例1不同之处在于，对比例5采用空心玻璃微珠替换改性空心玻璃微珠，其他都相同。
对比例6
对比例6与实施例1不同之处在于，所述的改性空心玻璃微珠的制备方法不同于实施例1，其他都相同。
所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将9重量份空心玻璃微珠、1重量份碳纳米管、0.2重量份硅烷偶联剂KH550加入到39.8重量份去离子水中，以300rpm转速搅拌2h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：
1.对实施例1~4、对比例1~6所述的岩板进行抗折强度测试，抗折强度是用抗折试验机进行测试的，测试结果见表1。
表1 测试结果
从表1中可看出，本发明所述的岩板具有良好的抗折强度。
对比实施例1~3可知，经过优化的岩板配方以及配比具有良好的抗折强度。
对比实施例1与对比例1、对比例2可知，改性空心玻璃微珠与改性碳化硅晶须二者在提高抗折强度方面具有协同增效作用。
对比实施例1与对比例3、4可知，本发明通过制备得到了碳化硅晶须，然后再对其进行改性，显著提高了抗折强度，若采用碳化硅晶须替换改性碳化硅晶须以及采取改性碳化硅替换改性碳化硅晶须，抗折强度会显著下降。
对比实施例1与对比例5、6可知，本发明通过对空心玻璃微珠进行改性，加入到配方体系中，显著提高了抗折强度，若在改性空心玻璃微珠的改性方法中，空心玻璃微珠以及碳纳米管不经过预处理，直接进行混合，对于抗折强度提升不大。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种高强度岩板，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：22~30份钠长石、15~20份高岭土、10~16份霞石粉、6~12份硅灰石、5~9份粘土、4~8份羟基磷灰石、3~6份改性空心玻璃微珠、2~6份改性碳化硅晶须、2~6份氧化铝、1~3份碳酸锶、0.8~2份磷酸氢钙、0.8~2份氢氧化铝、1~2份刚玉粉、0.6~1.5份氧化锌、0.5~1份碳酸镧；
所述改性碳化硅晶须的制备方法为：
S01、将2~5重量份二氧化硅、2~5重量份粉煤灰加入到20~40重量份无水乙醇中，分散均匀，配制成第一混合液；
S02、将褐煤粉碎至60~100目，得到褐煤粉，将4~10重量份褐煤粉加入到20~30重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
S03、将第一混合液滴加到第二混合液中，再加入0.4~0.8重量份硼砂，超声处理，过滤，干燥，干燥物放入高铝坩埚，在氩气保护氛围下，以1400~1500℃烧结2~5h，冷却，得到碳化硅晶须；
S04、将8~12重量份碳化硅晶须分散于30~50重量份去离子水，得到第三混合液；
S05、将1~3重量份碳纳米管、1~4重量份双氧水加入到15~20重量份无水乙醇中，以200~500rpm转速搅拌1~4h，得到第四混合液；
S06、将第四混合液滴入第三混合液，搅拌，过滤，干燥，得到改性碳化硅晶须；
所述改性空心玻璃微珠的制备方法为：
S11、将8~15重量份空心玻璃微珠加入到20~30重量份次氯酸溶液中浸泡2~6h，过滤，干燥，得到一次处理空心玻璃微珠；
S12、将8~12重量份一次处理空心玻璃微珠加入到20~30重量份硝酸铈水溶液中，以400~600rpm转速搅拌1~5h，过滤，干燥，得到二次处理空心玻璃微珠；
S13、将1~4份重量份碳纳米管加入到10~20重量份浓硫酸中，400~700W超声处理60~100min，过滤，干燥，得到预处理碳纳米管；
S14、将6~10重量份二次处理空心玻璃微珠、0.8~2重量份预处理碳纳米管、0.2~0.5重量份硅烷偶联剂KH550加入到30~50重量份去离子水中，以200~500rpm转速搅拌1~4h，过滤，干燥，即得改性空心玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：22~26份钠长石、15~18份高岭土、12~16份霞石粉、8~12份硅灰石、7~9份粘土、4~7份羟基磷灰石、4~6份改性空心玻璃微珠、2~5份改性碳化硅晶须、2~5份氧化铝、1.5~3份碳酸锶、1~2份磷酸氢钙、1~2份氢氧化铝、1~1.5份刚玉粉、0.6~1.2份氧化锌、0.6~1份碳酸镧。
3.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述高强度岩板由以下重量份原料制备而成：25份钠长石、16份高岭土、15份霞石粉、10份硅灰石、8份粘土、6份羟基磷灰石、5份改性空心玻璃微珠、4份改性碳化硅晶须、3份氧化铝、2份碳酸锶、1.5份磷酸氢钙、1.5份氢氧化铝、1.2份刚玉粉、1份氧化锌、0.8份碳酸镧。
4.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述S03中超声处理功率为500~800W，超声处理时间20~50min。
5.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述S06中搅拌速率为200~500rpm，搅拌时间为6~10h。
6.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述次氯酸溶液摩尔浓度为0.1~0.5mol/L。
7.根据权利要求1所述的高强度岩板，其特征在于，所述硝酸铈水溶液质量分数为0.5~1%。
8.一种高强度岩板的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~7任一所述的高强度岩板，包括以下步骤：
S21、按原料重量份称取原料加入到球磨机中，混匀，得混合浆料，经过筛、陈腐、除铁、喷墨干燥，得坯粉料；
S22、坯粉料经压机布料后压制成型，通过干燥窑干燥，得生坯；
S23、将生坯用辊道窑中高温烧成，烧成温度为1350～1400℃，烧成时间为1～3h，经冷却、磨边、包装，即得高强度岩板。
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