CN113443893B - 一种陶瓷坯体、陶瓷板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷技术领域，特别涉及一种陶瓷坯体、陶瓷板及其制备方法，以重量份计，陶瓷坯体主要由以下原料制备而成：球土30～40份、煅烧高岭土10～20份、膨润土2～5份、锂长石6～10份、透辉石8～12份、钾石粉8～15份、铝钠砂5～10份、叶腊石5～10份、煅烧滑石2～5份、无机增强剂5～8份；无机增强剂为针状或纤维状的无机增强剂。该陶瓷坯体和陶瓷板具有较高强度和韧性，能够满足日常生产、加工切割、中转运输及应用铺贴等状态中的韧性需求。

Description

一种陶瓷坯体、陶瓷板及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，特别涉及一种陶瓷坯体、陶瓷板及其制备方法。

背景技术

随着装备制造业的发展，设备、工艺条件的成熟，陶瓷砖制品逐渐趋于大规格化，而大规模的陶瓷砖制品由于在装修应用上比小规格的陶瓷砖制品更整体，接缝更少，设计应用上灵活性更高（例如灵活切割、灵活设计各式造型），更能满足设计师的要求，并且在家具面板、橱柜面板、电梯门套、梯级板、台面板的应用需求上，也是以具有整体性效果的大规模陶瓷制备更好，是消费者的优先选择方向。故从市场整体情况来看，在柜面饰板、墙面板、复合板的应用中，倾向于选择板面大且厚度薄的陶瓷板，即大规格的陶瓷薄板。且在现阶段的低碳环保、绿色制造、建立资源节约型的生态经济发展大方向的前提下，节省源头材料资源的产品将更符合现代发展的需求，而作为生产厂商，减低陶瓷板材的厚度是最为直接有效的减少原材料资源、降低能耗的方法。因此，结合市场需求，在满足理化性能及加工切割要求的情况下，大规格化及薄型化的陶瓷板材是日后的发展方向。

故目前越来越多的生产厂商开始对大规格的陶瓷薄板进行研制，但大部分陶瓷薄板存在抗折强度不高、韧性低、脆性大的问题，且由于陶瓷薄板不像金属薄板具有塑性变形能力，因此在日常的生产制作过程如压制、干燥、烧成以及后续的中转及运输直至终端的安装使用中，均很容易出现裂碎、缺边、掉角、开裂、破损等问题，因此如何提高陶瓷薄板的抗折强度、韧性等成为目前研究的重点。

传统技术中，陶瓷薄板的坯体配方中基本都是以SiO₂、Al₂O₃ 、K₂O、Na₂O作为主要配方成分，其中，在坯体中高达80%以上比例的硅铝在高温下形成高强度坯体骨架，利用钾钠为主的碱性金属氧化物的熔融特性，在高温下促进共熔材料莫来石的形成与长大，熔融部分SiO₂，Al₂O₃形成玻璃相填充于坯体骨架中，但该钾钠系的方案仅仅是高硬度、高强度等性能参数的改善，其烧制后收缩大、产品内部结构的应力较大，进而导致产品韧性较低，易出现开裂等现象，无法满足陶瓷薄板的日常生产、加工切割、中转运输及应用铺贴等状态中的韧性需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种陶瓷坯体、陶瓷板及其制备方法，该陶瓷坯体和陶瓷板具有较高强度和韧性，能够满足日常生产、加工切割、中转运输及应用铺贴等状态中的韧性需求。

一种陶瓷坯体，以重量份计，主要由以下原料制备而成：球土30～40份、煅烧高岭土10～20份、膨润土2～5份、锂长石6～10份、透辉石8～12份、钾石粉8～15份、铝钠砂5～10份、叶腊石5～10份、煅烧滑石2～5份、无机增强剂5～8份；所述无机增强剂为针状或纤维状的无机增强剂。

在其中一些实施例中，所述无机增强剂为长径比为（8～20）：1的针状硅灰石，且所述无机增强剂的细度为200～300目。

在其中一些实施例中，以重量百分含量计，所述陶瓷坯体的化学成分包括：SiO₂ 58%～62%，Al₂O₃ 20%～24%，CaO 3.5%～6%，MgO 4%～7%，Na₂O 1%～2.5%，K₂O 1.7%～3%，Fe₂O₃ 0.15%～0.4%，TiO₂ 0.05%～0.25%，LiO₂ 0.2%～0.3%，杂质2%～5.5%；且所述CaO和所述MgO 的总重量百分含量为7.5%～11%。

在其中一些实施例中，以重量百分含量计，所述针状硅灰石的化学成分包括：SiO₂48%～53%，Al₂O₃ 0.1%～1%，CaO 40%～45%，MgO 1%～4%，杂质2.5%～4%。

在其中一些实施例中，所述原料还包括：减水剂0.8～1.2份、高分子增强剂0.3～0.6份、三聚磷酸钠0.4～0.8份。

上述陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：

配制混合浆料，并使所述混合浆料中的所述无机增强剂呈针状或纤维状；

将所述混合浆料进行喷雾，得到颗粒状原料；

将所述颗粒状原料进行压制，制得所述陶瓷坯体。

在其中一些实施例中，配制混合浆料的步骤包括以下步骤：

将无机增强剂和水混合，得到第一混合浆料；

将除无机增强剂以外的其他原料和水混合、研磨，得到第二混合浆料；

将所述第一混合浆料和所述第二混合浆料混合，得到所述混合浆料。

在其中一些实施例中，所述第一混合浆料中，所述无机增强剂和所述水的质量比为1：（1～2）；所述第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为（2～4）:1。

一种陶瓷板，由上述陶瓷坯体制备而成。

上述陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

根据上述制备方法制备陶瓷坯体；

将所述陶瓷坯体进行干燥、烧制、打磨处理，制得所述陶瓷板。

本发明的陶瓷坯体通过对配方材料及组成进行改进，使得陶瓷坯体烧制后，坯体内部能够产生更多交错互联网络状的晶体结构，从而使得陶瓷坯体的强度与韧性得到更好地改善。且上述陶瓷坯体还具有较小的热膨胀系数，故可以减少坯体烧制过程中的收缩变形，有效地避免了内部应力变化所导致的开裂等缺陷，从而可以满足陶瓷板材的大规格与薄型化要求，满足日常生产、中转运输、加工切割及应用铺贴等状态中的强度和韧性要求，具有较高的市场应用价值，且上述陶瓷坯体的原料来源广泛、成本可控，能实现工业化生产，使产品在行业中实现更好的性价比和竞争力。

附图说明

图1为实施例1的陶瓷板的SEM显微照片；

图2为对比例1的陶瓷板的SEM显微照片；

图3 为实施例1的陶瓷坯体原料配方中针状硅灰石的SEM显微照片；

图4为实施例1所述的陶瓷板的XRD物相分析图；

图5为对比例1所述的陶瓷板的XRD物相分析图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施方式提供了一种陶瓷坯体，以重量份计，主要由以下原料制备而成：球土30～40份、煅烧高岭土10～20份、膨润土2～5份、锂长石6～10份、透辉石8～12份、钾石粉8～15份、铝钠砂5～10份、叶腊石5～10份、煅烧滑石2～5份、无机增强剂5～8份；无机增强剂为针状或纤维状的无机增强剂。

上述陶瓷坯体通过采用上述原料组合，使得配方中的主要成分为硅、铝、钙、镁，按重量百分比组成约为二氧化硅58%-62%，氧化铝20%-24%，氧化钙3.5%-6%，氧化镁4%-7%。一方面，该配方中铝硅配比能够保证足够的骨架主体和坯体弹性，另一方面，该配方中氧化钙和氧化镁等碱土金属氧化物作为助熔物，相比于传统配方中熔融部分以氧化钾、氧化钠等碱金属氧化物为主的配方，在高温烧制的过程中，能够更有效地减少易脆裂的玻璃相的生成，使得整个坯体晶体结构中除了莫来石主晶相及玻璃相外，还包含有以MgO形成的堇青石晶相和CaO形成的钙长石晶相，形成了多种晶相的结合，容易促成晶体生长发育，形成针状或柱状体，更为均匀交错的分布于整个坯体结构中，使得整个交联网络更细致紧密，从而对板材的硬度及强度形成加固，而使得具备多种细密化的晶相相互交联，板材韧性得到了极大的提升。

再者，上述配方中还添加了针状或纤维状的无机增强剂，从而使坯体中保存有最大数量的高长径比晶体，这些晶体在烧制过程中一部分与各晶相相熔融，而另一部分未完全熔融的晶体则在坯体内交错穿插形成复杂的枝状、网状结构，甚至一些针柱状的两端连接游离晶粒，使得制品结构的强度与韧性大大加强，对成品起到很好的增韧、增强的作用；此外，针状或纤维状晶体形成的枝状、网状结构形态犹如疏通的过道，使得坯体干燥、烧制过程中的排水、排气更加通畅。

此外，上述配方中还添加了锂长石、钾石粉等组分，使得坯体中含有适当比例的氧化锂，与碱土金属氧化物共同作用，能够更进一步减少坯体的热膨胀系数，因此能最大限度的减少烧制过程中大范围的收缩变形，通过此材料配方的使用，进一步使制品内部的应力变化幅度大大减少，从而实际生产中也减少了因应力过大而产生裂砖的概率，对生产质量把控十分有利。

在一些实施例中，以重量份计，上述陶瓷坯体主要由以下原料制备而成：球土32～38份、煅烧高岭土12～18份、膨润土2.5～3.5份、锂长石7～9份、透辉石9～11份、钾石粉11～13份、铝钠砂6～8份、叶腊石6～9份、煅烧滑石2.5～3.5份、无机增强剂5.5～7.5份。

在一些实施例中，以重量份计，上述陶瓷坯体主要由以下原料制备而成：球土35份、煅烧高岭土15份、膨润土3份、锂长石8份、透辉石10份、钾石粉12份、铝钠砂7份、叶腊石8份、煅烧滑石3份、无机增强剂6份。

在一些实施例中，原料还包括：减水剂0.8～1.2份、高分子增强剂0.3～0.6份及三聚磷酸钠0.4～0.8份。

在一些实施例中，高分子增强剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡络烷酮中的一种或多种。在一些实施例中，减水剂为偏硅酸钠。

在一些实施例中，以重量百分含量计，上述陶瓷坯体的化学成分包括SiO₂ 58%～62%，Al₂O₃ 20%～24%，CaO 3.5%～6%，MgO 4%～7%，Na₂O 1%～2.5%，K₂O 1.7%～3%，Fe₂O₃ 0.15%～0.4%，TiO₂ 0.05%～0.25%，LiO₂ 0.2%～0.3%，杂质2%～5.5%；进一步地，CaO和MgO的总重量百分含量为7.5%～11%。通过将陶瓷坯体中各氧化物组分控制在上述范围内，形成合适含量的各晶相，进而能够获得更优空间形貌的微观结构，获得更优韧性的陶瓷板。

在一些实施例中，上述陶瓷坯体中铝硅重量比为1:(2.5-3.5）；进一步地，上述陶瓷坯体中铝硅重量比为1:3左右，作为骨架主体的铝硅结合，设定60%左右的二氧化硅使得产品有更好的机械强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性，适合比例的氧化铝在烧制过程中与二氧化硅发生反应增强骨架，更好的对强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性得到补充；倘若铝硅重量比大于1:2.5，则骨架强度不够，易变形，若铝硅重量比小于1:3.5，则整体热稳定性降低，容易产生裂纹。

通过将配方中的铝硅配比控制在上述范围内，能够保证足够的骨架主体和坯体弹性的基础上，有效地提高板材的韧性。

在一些实施例中，无机增强剂的长径比为（8～20）：1，以保证形成较优的网状结构，提高产品的韧性。

在一些实施例中，无机增强剂为针状硅灰石。硅灰石类材料本身不含结构水和气体分解，所以大大缩短了产品的氧化烧成时间，对提高产量也非常有利。进一步地，硅灰石的化学成分包括：SiO₂ 48%～53%，Al₂O₃ 0.1%～1%，CaO 40%～45%，MgO 1%～4%，杂质2.5%～4%，具有上述组分百分比的硅灰石，与陶瓷坯体的其他原料组合后，具有更优的组合效果，形成合适含量的各晶相，进一步提高相应陶瓷板的韧性。

可理解的，长径比为（8～20）：1的硅灰石可以采用现有的方法进行制备，如《高长径比硅灰石制备及机理研究》（王泽红，周鸭羊，宁国栋）进行制备，也可以为市售原料，在此不进行特别限定。

在一些实施例中，陶瓷坯体在25℃～400℃的热膨胀系数ɑ＜60×10^-7/℃；传统的陶瓷坯体在25℃～400℃的热膨胀系数60×10^-7/℃＜ɑ＜70×10^-7/℃，导致烧制过程中形成裂砖的概率较大，产品合格率降低，而通过将陶瓷坯体的热膨胀系数控制在小于60×10^-7/℃的范围内，可以很好地解决上述问题。

本发明一实施方式提供了上述陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：

S101：配制混合浆料，并使混合浆料中的无机增强剂呈针状或纤维状；

S102：将混合浆料进行喷雾，得到颗粒状原料；

S103：将颗粒状原料进行压制，制得陶瓷坯体。

进一步地，步骤S101包括以下步骤：

S1011：将无机增强剂和水混合，得到第一混合浆料；

S1012：将除无机增强剂以外的其他原料和水混合、研磨，得到第二混合浆料；

S1013：将第一混合浆料和第二混合浆料混合，得到混合浆料；

上述陶瓷坯体的制备方法通过将除无机增强剂以外的其他原料与水混合研磨后，然后再与针状或纤维状的无机增强剂混合，能够有效地避免研磨过程中对无机增强剂的损伤，从而保证了粉体中针柱状晶体形态能够不完全受损，仍保存有最大数量的高长径比晶体，这些晶体在烧制过程中一部分与各晶相相熔融，而另一部分未完全熔融的晶体则在坯体内交错穿插形成复杂的枝状、网状结构，且晶体的高长径比的特性，使得更长的针状或纤维状形成的枝状、网状结构的交错相连，甚至一些针柱状的两端连接住游离晶粒，使得制品结构的强度与韧性大大加强，对成品起到很好的增韧、增强的显著作用。

在一些实施例中，步骤S1011中，无机增强剂和水的质量比为1：（1～2）。

在一些实施例中，步骤S1011中，将无机增强剂和水混合后，过第一网筛；进一步地，第一筛网的目数为200～300目。

在一些实施例中，步骤S1012中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和水的质量比为（2～4）:1。

在一些实施例中，步骤S1012中，采用球磨的方法进行研磨；进一步地，球磨时间为12～16h。

在一些实施例中，步骤S1012中，将除无机增强剂以外的其他原料和水混合、研磨后过第二网筛；进一步地，第二筛网的目数为200～300目。

在一些实施例中，步骤S102中，将混合浆料进行喷雾后，过第三筛网；进一步地，第三筛网的目数为80～120目；进一步地，第三筛网的目数为100目，使喷雾后的颗粒状原料过第三筛网的余量＜4%。

本发明一实施方式提供了一种陶瓷板，由上述陶瓷坯体制备而成。

在一些实施例中，陶瓷板一边的长度为250-350mm，一边长度为450-550mm；在一些实施例中，陶瓷板的厚度为2-6mm。

在一些实施例中，陶瓷板的厚度为2～4mm，切割成300×500mm规格测得破坏强度为350N～500N，断裂模数为60 Mpa～70Mpa。

在一些实施例中，陶瓷板的厚度为4～6mm的，切割成300×500mm规格测得破坏强度为700N～1000N，断裂模数为60 Mpa～90Mpa。

本发明一实施方式提供了上述陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

S201：制备陶瓷坯体；

S202：将陶瓷坯体进行干燥、烧制、打磨处理，制得陶瓷板。

其中，步骤S201中制备陶瓷坯体的方法如步骤S101～S103所述，在此不再进行赘述。

在一些实施例中，步骤S202中，打磨处理的步骤后还包括抛光的步骤。

在一些实施例中，步骤S202中，烧制的步骤前还包括装饰工艺处理步骤；进一步地，装饰工艺处理方法包括：淋施底釉、喷施底釉、数码喷印底釉、再喷印图案或淋施透明保护釉；进一步地，装饰工艺处理方法为喷印图案。其中，各装饰工艺处理方法可以采用现有的方法和材料，在此不进行特别限定，应理解为均在本发明的保护范围内。另外，喷印图案所采用的墨水可以为常规的非渗透陶瓷墨水或渗透陶瓷墨水，在此不进行特别限定，应理解为均在本发明的保护范围内。

下面列举具体实施例来对本发明进行说明。

实施例1

制备陶瓷坯体的原料：球土35份、煅烧高岭土15份、膨润土3份、锂长石8份、透辉石10份、钾石粉12份、铝钠砂7份、叶腊石8份、煅烧滑石3份、无机增强剂6份、偏硅酸钠1份、羧甲基纤维素0.4份、三聚磷酸钠0.6份。

上述陶瓷坯体的化学成分，以重量百分含量计，SiO₂ 60%，Al₂O₃ 23.5%，CaO 4.1%，MgO 6.2%，Na₂O 1.5%，K₂O 2%，Fe₂O₃ 0.25%，TiO₂ 0.1%，LiO₂ 0.21%，杂质2.14%；

本实施例的陶瓷板的制备方法：

（1）将无机增强剂材料选用长径比为（8~20）：1硅灰石，将其作为A组分，将A组分与水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料，将除无机增强剂外的其余组分原料作为B组分，将B组分加水置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的第二混合浆料；其中，第一混合浆料中A组分和水的质量比为1:1.5，第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为3:1；

（2）将上述步骤（1）的第一混合浆料与第二混合浆料完全混合搅拌均匀，成为混合浆料；

（3）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（4）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（5）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（6）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（7）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧、大规格的陶瓷板。

实施例2

制备陶瓷坯体的原料：球土30份、煅烧高岭土10份、膨润土2份、锂长石6份、透辉石8份、钾石粉8份、铝钠砂5份、叶腊石5份、煅烧滑石2份、无机增强剂5份、偏硅酸钠0.8份、羧甲基纤维素0.3份、三聚磷酸钠0.4份。

上述陶瓷坯体化学成分，以重量百分含量计，SiO₂ 61%，Al₂O₃ 22%，CaO 4.8%，MgO5%，Na₂O 2%，K₂O 2%，Fe₂O₃ 0.2%，TiO₂ 0.2%，LiO₂ 0.25%，杂质2.55%；

本实施例的陶瓷板的制备方法：

（1）将无机增强剂材料选用长径比为（8~20）：1硅灰石，将其作为A组分，将A组分与水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料；将除无机增强剂外的其余组分原料作为B组分，将B组分加水置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的第二混合浆料；其中，第一混合浆料中A组分和水的质量比为1:2，第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为2:1；

（2）将上述步骤（1）的第一混合浆料与第二混合浆料完全混合搅拌均匀，成为混合浆料；

（3）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（4）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（5）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（6）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（7）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧、大规格的陶瓷板。

实施例3

制备陶瓷坯体的原料：球土40份、煅烧高岭土20份、膨润土5份、锂长石10份、透辉石12份、钾石粉15份、铝钠砂10份、叶腊石10份、煅烧滑石5份、无机增强剂8份、偏硅酸钠1.2份、羧甲基纤维素0.6份、三聚磷酸钠0.8份。

上述陶瓷坯体化学成分，以重量百分含量计，SiO₂58%，Al₂O₃ 23%，CaO5%，MgO5%，Na₂O2%，K₂O2.5%，Fe₂O₃0.3%，TiO₂0.2%，LiO₂0.25%，杂质2.75%；

本实施例的陶瓷板的制备方法：

（1）将无机增强剂材料选用长径比为（8~20）：1硅灰石，将其作为A组分，将A组分与水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料；将除无机增强剂外的其余组分原料作为B组分，将B组分加水置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的第二混合浆料；其中，第一混合浆料中A组分和水的质量比为1:1，第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为4:1；

（2）将上述步骤（1）的第一混合浆料与第二混合浆料完全混合搅拌均匀，成为混合浆料；

（3）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（4）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（5）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（6）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（7）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧、大规格的陶瓷板。

对比例1

与实施例1的不同之处，本对比例主要在于，不添加无机增强剂，助熔物以氧化钾、氧化钠为主，具体地：

制备陶瓷坯体的原料：超白砂2份，锦铝钠砂22.5份，中温铝砂6份，钾钠水磨料11份，球土26.5份，铝土4.5份，透辉石3份，叶腊石4份，高黏土2份，超白石粉10份，坭料8份，超白坭料1份，解胶剂0.3份，偏硅酸钠0.3份，羧甲基纤维素0.3份。

以重量百分含量计，SiO₂ 65%，Al₂O₃ 22%，CaO 1%，MgO 0.7%，Na₂O 3.5%，K₂O 1.8%，Fe₂O₃ 0.5%，TiO₂ 0.25%，杂质5.25%；

本对比例的陶瓷板的制备方法：

（1）将各原料和水43份混合，并置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的混合浆料；

（2）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（3）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（4）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（5）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（6）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧的大规格陶瓷板。

对比例2

与实施例1配方相同，不同之处在于，无机增强剂的添加顺序，具体地：

制备陶瓷坯体的原料：球土35份、煅烧高岭土15份、膨润土3份、锂长石8份、透辉石10份、钾石粉12份、铝钠砂7份、叶腊石8份、煅烧滑石3份、无机增强剂6份、偏硅酸钠1份、羧甲基纤维素0.4份、三聚磷酸钠0.6份。

本对比例的陶瓷板的制备方法：

（1）将无机增强剂材料选用长径比为（8~20）：1硅灰石；将各原料和水43份混合，并置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的混合浆料；

（2）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（3）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（4）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（5）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（6）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧的大规格陶瓷板。

对比例3

制备陶瓷坯体的原料：球土42份、煅烧高岭土9份、膨润土1份、锂长石5份、透辉石7份、钾石粉13份、铝钠砂3份、叶腊石5份、煅烧滑石1份、无机增强剂6份、偏硅酸钠1份、羧甲基纤维素0.4份、三聚磷酸钠0.6份。

上述陶瓷坯体化学成分，以重量百分含量计，SiO₂ 52%，Al₂O₃ 25%，CaO 5%，MgO3%，Na₂O 1.5%，K₂O 2%，Fe₂O₃ 0.25%，TiO₂ 0.1%，LiO₂ 0.2%，杂质5%；

本对比例的陶瓷板的制备方法：

（1）将无机增强剂材料选用长径比为（8~20）：1硅灰石，将其作为A组分，将A组分与水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料；将除无机增强剂外的其余组分原料作为B组分，将B组分加水置于球磨机中球磨，时间为12～16h，制得能通过200-300目筛网的第二混合浆料；其中，第一混合浆料中A组分和水的质量比为1:1.5，第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为3:1；

（2）将上述步骤（1）的第一混合浆料与第二混合浆料完全混合搅拌均匀，成为混合浆料；

（3）将混合浆料送至喷雾塔中进行喷雾，制得颗粒状原料；

（4）将颗粒状原料送至压机进行压制，制得陶瓷坯体；

（5）将陶瓷坯体送进干燥窑进行干燥；

（6）将干燥后的陶瓷坯体送进窑炉进行烧制，制得半成品；

（7）将烧制后的半成品磨边、抛光后制得高强韧、大规格的陶瓷板。

性能测试

将实施例1-实施例3、对比例1-对比例3的陶瓷板进行性能测试，结果如表1，测试方法：

热膨胀系数：大于6mm的产品按照GB/T 4100-2015规定的标准方法进行测试；小于等于6mm的产品按照GB/T 23266-2009 规定的标准方法进行测试；

破坏强度：大于6mm的产品按照GB/T 4100-2015规定的标准方法进行测试；小于等于6mm的产品按照GB/T 23266-2009 规定的标准方法进行测试；

断裂模数：大于6mm的产品按照GB/T 4100-2015规定的标准方法进行测试；小于等于6mm的产品按照GB/T 23266-2009 规定的标准方法进行测试；

表1

从表1可以看出，实施例1-实施例3的陶瓷板具有较高的破坏强度和断裂模数。说明本发明的陶瓷板具有较高强度和韧性，且实施例1-实施例3的陶瓷坯体还具有较小的热膨胀系数，说明本发明的陶瓷板可以减少坯体烧制过程中的收缩变形，有效地避免了内部应力变化所导致的开裂等缺陷，从而可以满足陶瓷板材的大规格与薄型化要求，满足日常生产、中转运输、加工切割及应用铺贴等状态中的强度和韧性要求，具有较高的市场应用价值。

对比实施例1和对比例1，二者区别在于，二者配方不同，从表1可以看出，实施例1的陶瓷板具有更优的破坏强度和断裂模数，说明本发明的配方相比于传统的对比例1的配方，能够有效地提高陶瓷板的韧性。另外，图1为实施例1的陶瓷板的微观形貌，图2为对比例1的陶瓷板的微观形貌，对比图1和图2，可以看出，实施例1的板材内部各晶相相互交联紧密度更高，且交联面积多，晶体生长发育形态为针柱状，因此在整个板材中相互交错相连，板材强度与韧性相对比图2的常规陶瓷板得到了巩固提高。

另外，对比实施例1和对比例2，二者区别在于，对比例2的物料混合中，将无机增强剂进行了研磨，在陶瓷板中并没有保持无机增强剂的针状形态，而实施例1的陶瓷板中保持了无机增强剂的原始形态，如图3所示，无机增强剂自身材料特性为针状结构，形成了其在整个坯体原料中的各晶相中交错连接的加固属性特征。从表1可以看出，对比例2的陶瓷板的破坏强度和断裂模数均明显低于实施例1，说明本发明的二步混合法，对于改善陶瓷板的韧性具有较大的作用，其可以避免研磨过程中对无机增强剂的损伤，并保证粉体中针柱状晶体形态能够不完全受损，使得制品结构的强度与韧性大大加强。

对比实施例1-实施例3和对比例3，区别在于，组分配比不同，从表1可以看出，对比例3的多方面性能均不如实施例1-实施例3，说明本发明中各组分的配比对产品性能具有较大影响，需要控制在本发明的范围内。

物相分析

采用Dmax2500VB型X射线衍射仪(XRD)对实施例1和对比例1的陶瓷板进行物相分析，结果如表2、图4和图5所示。

表2

表2为本发明实施例1的陶瓷板（助熔物为钙镁系）与对比例1的陶瓷板（助熔物为钾钠系）的XRD衍射半定量分析，图4为实施例1所述的陶瓷板的XRD物相分析图，图5为对比例1所述的陶瓷板的XRD物相分析图。从表2、图4和图5可以看出，实施例1的陶瓷板有效减少了容易脆裂的玻璃相（即非晶相物质）的生成，故本发明的陶瓷板强度更优；另外，石英在烧成冷却过程中并不稳定，容易发生晶型转变从而导致体积变化而容易开裂，本发明的配方设计也相应减少了石英的占比，使产品整体更稳定不易开裂，并且整个坯体的晶体结构中除了莫来石主晶相及玻璃相外还包含有以MgO形成的堇青石晶相和更多的CaO形成的钙长石晶相，形成了多种晶相的结合，且也容易促成晶体生长发育形成针状或柱状体更为均匀交错的分布整个坯体结构中，整个交联网络更细致紧密，从而对板材的硬度及强度形成加固，而亦因为具备多种细密化的晶相相互交联，板材韧性得到了极大的提升。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种陶瓷坯体，其特征在于，以重量份计，主要由以下原料制备而成：球土30～40份、煅烧高岭土10～20份、膨润土2～5份、锂长石6～10份、透辉石8～12份、钾石粉8～15份、铝钠砂5～10份、叶腊石5～10份、煅烧滑石2～5份及无机增强剂5～8份；

所述无机增强剂为长径比为（8～20）：1的针状硅灰石，所述无机增强剂的细度为200～300目；

以重量百分含量计，所述陶瓷坯体的化学成分包括：SiO₂ 58%～62%，Al₂O₃ 20%～24%，CaO 3.5%～6%，MgO 4%～7%，Na₂O 1%～2.5%，K₂O 1.7%～3%，Fe₂O₃ 0.15%～0.4%，TiO₂ 0.05%～0.25%，LiO₂ 0.2%～0.3%，杂质2%～5.5%；所述CaO和所述MgO 的总重量百分含量为7.5%～11%；所述陶瓷坯体中铝硅重量比为1:(2.5-3.5）；

所述陶瓷坯体的制备方法包括以下步骤：

配制混合浆料，并使所述混合浆料中的所述无机增强剂呈针状；

将所述混合浆料进行喷雾，得到颗粒状原料；

将所述颗粒状原料进行压制，制得所述陶瓷坯体；

所述配制混合浆料的步骤包括以下步骤：

将无机增强剂和水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料；

将除无机增强剂以外的其他原料和水混合、研磨，得到第二混合浆料；

将所述第一混合浆料和所述第二混合浆料混合搅拌均匀，得到所述混合浆料。

2.根据权利要求1所述的陶瓷坯体，其特征在于，以重量百分含量计，所述针状硅灰石的化学成分包括：SiO₂ 48%～53%，Al₂O₃ 0.1%～1%，CaO 40%～45%，MgO 1%～4%，杂质2.5%～4%。

3.根据权利要求1所述的陶瓷坯体，其特征在于，以重量份计，所述陶瓷坯体主要由以下原料制备而成：球土32～38份、煅烧高岭土12～18份、膨润土2.5～3.5份、锂长石7～9份、透辉石9～11份、钾石粉11～13份、铝钠砂6～8份、叶腊石6～9份、煅烧滑石2.5～3.5份、无机增强剂5.5～7.5份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述原料还包括：减水剂0.8～1.2份、高分子增强剂0.3～0.6份及三聚磷酸钠0.4～0.8份。

5.根据权利要求4所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述高分子增强剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡络烷酮中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述减水剂为偏硅酸钠。

7.一种陶瓷坯体的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-6任一项所述的陶瓷坯体，所述制备方法包括以下步骤：

配制混合浆料，并使所述混合浆料中的所述无机增强剂呈针状；

将所述混合浆料进行喷雾，得到颗粒状原料；

将所述颗粒状原料进行压制，制得所述陶瓷坯体；

所述配制混合浆料的步骤包括以下步骤：

将无机增强剂和水混合搅拌成为能通过200-300目筛网的第一混合浆料，得到第一混合浆料；

将除无机增强剂以外的其他原料和水混合、研磨，得到第二混合浆料；

将所述第一混合浆料和所述第二混合浆料混合搅拌均匀，得到所述混合浆料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合浆料中，所述无机增强剂和所述水的质量比为1：（1～2）；所述第二混合浆料中，除无机增强剂以外的其他原料的总重量和所述水的质量比为（2～4）:1。

9.一种陶瓷板，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的陶瓷坯体制备而成。

10.一种陶瓷板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据权利要求7-8任一项所述的制备方法制备陶瓷坯体；

将所述陶瓷坯体进行干燥、烧制、打磨处理，制得所述陶瓷板。

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