CN115159846B - 一种耐磨陶瓷釉料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨陶瓷釉料及其应用，涉及陶瓷釉料技术领域，所述耐磨陶瓷釉料包括以下重量份的组分：长石粉30‑60份、石英粉20‑50份、煅烧高岭土10‑30份、滑石粉5‑20份、玻璃粉1‑10份、氧化锌1‑10份、分散剂1‑10份；本发明提供的陶瓷釉料具有组分构成简单、原料易得的特点，加水配制成浆料即可用于陶瓷制品的表面处理，浆料的分散均匀性和储存稳定性好，无需现配现用，并且所形成的釉面具有优良的耐磨性和耐污染性，能够提高陶瓷制品的使用质量，延长陶瓷制品的使用寿命。

Description

一种耐磨陶瓷釉料及其应用
技术领域：
本发明涉及陶瓷釉料技术领域，具体涉及一种耐磨陶瓷釉料及其应用。
背景技术：
近年来，消费者对陶瓷制品的使用效果要求越来越高，而在陶瓷制品的日常使用和维护过程中不可避免地会对其表面造成磨损，继而容易出现釉面光泽度降低的问题，影响陶瓷制品的外观质量；并且磨损所形成的粗糙面容易摩擦皮肤以及渗入污垢，使陶瓷制品的使用安全性降低，清洁难度增加，甚至引发细菌繁殖，从而缩短陶瓷制品的使用寿命。
目前，本领域通常会对陶瓷制品进行施釉，通过釉面的形成来提高陶瓷制品的耐磨性。本发明将提供一种陶瓷釉料，在简化原料配方、降低成本的条件下获得兼具优良耐磨性和耐污染性的釉层，扩大釉料的应用范围，优化陶瓷制品的使用效果。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种陶瓷釉料，施用该釉料所形成的釉面具有优良的耐磨性和耐污染性，可以应用于陶瓷砖、面盆、马桶、蹲便器等陶瓷制品的表面处理。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
本发明的目的之一是提供一种耐磨陶瓷釉料，包括以下重量份的组分：
所述长石粉是由钠长石粉和钾长石粉组成，钠长石粉与钾长石粉质量比为1:(1-5)。
所述玻璃粉为熔融温度低于500℃的低温玻璃粉。
所述氧化锌为平均粒径15-30nm的纳米氧化锌。
所述二氧化钛为平均粒径15-30nm的金红石型纳米二氧化钛。
所述分散剂为改性明胶，采用1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷对明胶进行接枝改性制得，其中1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷的用量为明胶质量的10-30％。进一步优选地，所述1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷用量为明胶质量的15-25％。
所述改性明胶的制备方法是先将明胶溶于水中形成明胶溶液，再向明胶溶液中加入1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和过氧化物引发剂，然后升温至50-60℃反应，反应结束后减压浓缩除水，真空干燥，得到改性明胶。
所述过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢、过氧化氢叔丁基、过氧化氢异丙苯中的一种或几种。
长石是钾、钠、钙、钡等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，晶体结构属架状结构，主要成分为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等，用来提高釉料中的氧化铝含量，降低熔融温度，改善釉面的机械性能，提高釉面的光泽度和透明度，改善釉面的外观质量。
石英粉是用纯石英(天然石英或熔融石英)经破碎、拣选、清洗、酸处理、高温熔化、中碎、细磨、分级、除铁等多道工序加工而成的符合使用要求的粉体。石英粉能够增强釉料在陶瓷制品表面的附着力，在釉料干燥时降低收缩性，提高釉面的机械强度和透明度。
煅烧高岭土是将高岭土在煅烧炉中烧结到一定的温度和时间，使其物理化学性能产生一定的变化。煅烧高岭土与未煅烧高岭土相比，结合水含量减少，二氧化硅和三氧化铝含量增大，活性点增加，结构发生变化，粒径较小且均匀。煅烧高岭土能够增大釉料的黏度，提高釉料的悬浮性。
滑石粉为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后用盐酸处理，水洗，干燥而成。滑石粉在釉料中作为熔剂使用，能够改善釉面的粗糙度，降低烧成温度。
玻璃粉是一种无机类无定型硬质超细颗粒粉末，外观为白色粉末，化学性质稳定，属于具有耐酸碱性、化学惰性、低膨胀系数的超耐候粉体材料。
氧化锌在釉料中有较强的助熔作用，能够降低釉料的膨胀系数，提高热稳定性，增加釉面的光泽度与白度。
虽然长石粉、石英粉、煅烧高岭土、滑石粉、玻璃粉、氧化锌本身具有一定的亲水性但其并不溶于水，因此在制成浆料后容易发生颗粒团聚，影响釉料组分的分散均匀性以及储存稳定性，从而影响釉料的施工以及所形成釉面的质量。本领域通常采用六偏磷酸钠、甲基纤维素、聚丙烯酸作为分散剂，虽然可以在一定程度上提高配浆时釉料组分的分散均匀性，但釉料的储存稳定性仍较差，需要现配现用或者在施工前对釉料进行充分搅拌。为了提高釉料的储存稳定性，本领域通常采用加入防沉剂的方式，这样一来就相应增加了备料和投料工序。
本发明利用明胶和1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷制备了改性明胶，并将其作为陶瓷釉料的分散剂，该改性明胶充分综合了明胶和聚丙烯胺基硅烷的优良特性，不仅亲水性好，还对陶瓷釉料的无机组分显示出很强的亲和性，进而促使这些无机组分在水中均匀且稳定地分散。也就是说本发明通过所述分散剂的加入一方面能够提高釉料制浆后组分的分散均匀性以及储存稳定性，施工性能好，所形成釉面的应用性能佳；另一方面可以无需再额外加入防沉剂，简化备料和投料工序。
本发明的目的之二是提供前述耐磨陶瓷釉料在陶瓷砖、面盆、马桶、蹲便器中的应用。利用该釉料所形成釉面具有优良耐磨性和耐污染性的特点，可以将其应用于陶瓷砖、面盆、马桶、蹲便器等陶瓷制品的表面处理，提高这些陶瓷制品的表面耐磨性和耐污染性。
本发明的有益效果是：本发明提供的陶瓷釉料具有组分构成简单、原料易得的特点，加水配制成浆料即可用于陶瓷制品的表面处理，浆料的分散均匀性和储存稳定性好，无需现配现用，并且所形成的釉面具有优良的耐磨性和耐污染性，能够提高陶瓷制品的使用质量，延长陶瓷制品的使用寿命。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
钠长石粉、钾长石粉购自上海谐康新材料科技有限公司，325目。
石英粉购自石家庄博瑞建材有限公司，325目。
煅烧高岭土购自河北辉浩环保科技有限公司，1250目。
滑石粉购自合肥荣光化工有限公司的工业级滑石粉，二氧化硅含量60％，氧化镁含量30％，1250目。
玻璃粉购自石家庄润邦新材料科技有限公司，400目。
氧化锌购自北京德科岛金科技有限公司，型号DK-ZnO-30。
明胶购自陕西晨明生物科技有限公司，含量99％。
改性明胶I的制备：先将100g明胶溶于水中形成明胶溶液，再向明胶溶液中加入15g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和0.5g过氧化二苯甲酰，然后升温至55℃反应12h，反应结束后减压浓缩除水，真空干燥，得到改性明胶。
改性明胶II的制备：先将100g明胶溶于水中形成明胶溶液，再向明胶溶液中加入25g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和0.5g过氧化氢异丙苯，然后升温至60℃反应12h，反应结束后减压浓缩除水，真空干燥，得到改性明胶。
改性明胶III的制备：先将100g明胶溶于水中形成明胶溶液，再向明胶溶液中加入20g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和0.5g过氧化氢叔丁基，然后升温至50℃反应12h，反应结束后减压浓缩除水，真空干燥，得到改性明胶。
实施例1
原料 用量 原料 用量
钠长石粉 15份 滑石粉 5份
钾长石粉 45份 玻璃粉 5份
石英粉 35份 氧化锌 3份
煅烧高岭土 20份 改性明胶I 5份
按照上述原料用量配比，将钠长石粉、钾长石粉、石英粉、煅烧高岭土、滑石粉、玻璃粉、氧化锌和改性明胶I混合，加水球磨12h，水的添加量为原料总量的40％，过400目筛后除铁，得到釉浆。
实施例2
原料 用量 原料 用量
钠长石粉 25份 滑石粉 10份
钾长石粉 25份 玻璃粉 4份
石英粉 25份 氧化锌 3份
煅烧高岭土 20份 改性明胶II 5份
按照上述原料用量配比，将钠长石粉、钾长石粉、石英粉、煅烧高岭土、滑石粉、玻璃粉、氧化锌和改性明胶I混合，加水球磨12h，水的添加量为原料总量的45％，过400目筛后除铁，得到釉浆。
实施例3
原料 用量 原料 用量
钠长石粉 15份 滑石粉 8份
钾长石粉 35份 玻璃粉 5份
石英粉 30份 氧化锌 2份
煅烧高岭土 15份 改性明胶III 5份
按照上述原料用量配比，将钠长石粉、钾长石粉、石英粉、煅烧高岭土、滑石粉、玻璃粉、氧化锌和改性明胶I混合，加水球磨12h，水的添加量为原料总量的40％，过400目筛后除铁，得到釉浆。
实施例4
原料 用量 原料 用量
钠长石粉 15份 滑石粉 5份
钾长石粉 35份 玻璃粉 5份
石英粉 25份 氧化锌 4份
煅烧高岭土 20份 改性明胶III 8份
按照上述原料用量配比，将钠长石粉、钾长石粉、石英粉、煅烧高岭土、滑石粉、玻璃粉、氧化锌和改性明胶I混合，加水球磨12h，水的添加量为原料总量的40％，过400目筛后除铁，得到釉浆。
对比例1
将实施例3中的改性明胶III替换为相同用量的六偏磷酸钠，其余原料用量配比与釉浆的制备方法同实施例3。
对比例2
将实施例3中的改性明胶III替换为相同用量的甲基纤维素，其余原料用量配比与釉浆的制备方法同实施例3。
对比例3
将实施例3中的改性明胶III替换为相同用量的聚丙烯酸，其余原料用量配比与釉浆的制备方法同实施例3。
对比例4
将实施例3中的改性明胶III替换为相同用量的明胶，其余原料用量配比与釉浆的制备方法同实施例3。
分别将上述实施例1-4和对比例1-4制备的釉浆静置100d后直接对马桶坯进行施釉，釉面厚度为0.8mm，并置于80℃干燥室内烘干，然后放入窑炉内以4℃/min的升温速率升温至1000℃下烧制1h。对施釉后的马桶进行耐磨性和耐污染性测试，测试结果见表1。
测试耐磨性依据标准GB/T 3810.7-2016《陶瓷砖试验方法第7部分：有釉砖表面耐磨性的测定》。
测试耐污染性依据标准GB/T 3810.14-2016《陶瓷砖试验方法第14部分：耐污染性的测定》。
耐磨性 耐污染性
实施例1 6000r，4级 5级
实施例2 6000r，4级 5级
实施例3 6000r，4级 5级
实施例4 6000r，4级 5级
对比例1 2100r，4级 4级
对比例2 2100r，4级 4级
对比例3 2100r，4级 4级
对比例4 2100r，4级 4级
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种耐磨陶瓷釉料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
长石粉 30-60份
石英粉 20-50份
煅烧高岭土 10-30份
滑石粉 5-20份
玻璃粉 1-10份
氧化锌 1-10份
分散剂 1-10份；
所述分散剂为改性明胶，采用1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷对明胶进行接枝改性制得，1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷用量为明胶质量的10-30%；
所述改性明胶的制备方法是先将明胶溶于水中形成明胶溶液，再向明胶溶液中加入1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和过氧化物引发剂，然后升温至50-60℃反应，反应结束后减压浓缩除水，真空干燥，得到改性明胶；
所述过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢、过氧化氢叔丁基、过氧化氢异丙苯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷釉料，其特征在于：所述长石粉是由钠长石粉和钾长石粉组成，钠长石粉与钾长石粉质量比为1 : (1-5)。
3.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷釉料，其特征在于：所述玻璃粉为熔融温度低于500℃的低温玻璃粉。
4.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷釉料，其特征在于：所述氧化锌为平均粒径15-30nm的纳米氧化锌。
5.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷釉料，其特征在于：所述1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷用量为明胶质量的15-25%。
6.权利要求1-5任意一项所述的耐磨陶瓷釉料在陶瓷砖、面盆、马桶、蹲便器中的应用。
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