CN115806429A - 一种高白度陶瓷制品及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高白度陶瓷制品及其加工工艺，所述高白度陶瓷制品包括以下重量份的组分：氧化铝60‑80份、中空二氧化硅30‑40份、氧化镁8‑10份、粘结剂5‑8份、硅烷偶联剂7‑10份和改性高岭土8‑10份；所述高白度陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：S1:将氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，加热，得混合料；S2:将粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；S3:对步骤S2所得成型料进行成型、脱胶、烧成，得到高白度陶瓷制品。本发明制得的陶瓷制品白度高，且具有优异的强度和良好的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种高白度陶瓷制品及其加工工艺。
背景技术
陶瓷制品具有金属的强度、丰富的装饰效果、良好的耐磨性、化学稳定性，广泛进入人们的日常生活，深受人们的喜爱。当然瓷器制品也有美中不足之处。最大弱点是抗冲击强度低，不耐摔碰，容易破损，是一种易碎品。随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对生活的质量要求越来越高。消费者对于日用陶瓷、卫生陶瓷和建筑陶瓷的性能要求不断提高，不但要求产品美观，还要求具有致密性、强度、实用和耐磨。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高白度陶瓷制品及其加工工艺，制得的陶瓷制品白度高，且具有优异的强度和良好的机械性能。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高白度陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝60-80份、中空二氧化硅30-40份、氧化镁8-10份、粘结剂5-8份、硅烷偶联剂7-10份和改性高岭土8-10份。
优选地，所述粘结剂为羟甲基纤维素钠。
本发明还提供一种高白度陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，加热，得混合料；
S2:将粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
S3:对步骤S2所得成型料进行成型、脱胶、烧成，得到高白度陶瓷制品。
优选地，步骤S1中所述中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50％的乙醇溶液和体积分数90％的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌36-48h，过滤，烘干，得所述中空二氧化硅。
优选地，所述正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5。
优选地，步骤S2中所述改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数50％-80％的尿素溶液，在50-70℃下，超声搅拌5-8h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得所述改性高岭土。
优选地，所述高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1。
优选地，所述步骤S1中的加热温度为200-300℃。
优选地，所述步骤S3中对成型料进行成型、脱胶、烧成的工艺具体包括：
所述成型的温度为300-400℃，成型压力为5-6Mpa，成型时间为8-10s；
所述脱胶的温度为600-700℃；
所述烧成工艺为升降温法烧成工艺。
优选地，所述升降温法烧成工艺包括：以5℃/min的升温速率，温度升到1000-1200℃，保温1-2h，再以10℃/min升温至1500-1540℃，常温冷却至1400-1450℃，保温10-12h。
本发明采用中空二氧化硅和硅烷偶联剂，中空二氧化硅分散性良好，使无机粉体间均匀分开，同时搭载其他原料，以提高组分之间的整体性、流动性、延展性和均匀性，再通过改性高岭土扦插在原料之间，建立一定的结合与粘接，形成桥联结构，降低组分间隙，提高陶瓷结合力，同时通过粘结剂紧紧包裹住组分，在脱胶过程中，粘结剂和改性高岭土能均匀地从内部降低和填补组分之间的空隙，以提高陶瓷的致密性，并消除组分之间的缺陷，降低应力集中点，提高机械性能。
本发明采用升降温法烧成工艺，随着温度的升高，伴随着烧结能量的增高，坯体内部的物理化学反应将进行地更加彻底，随着晶界扩散和晶界迁移加快进行，收缩变化更大，升温的过程中通过保温，提供给烧结系统内的能量也在增加，反应也同样的进行更加彻底，以提高收缩率、相对体积密度和机械性能，再通过适当降温，使得扩散和迁移已经彻底完成的晶界进行稳定，坯体内部以更加致密。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。另，特别说明，本发明原料和设备均可从市售所得，不再一一列举，其中，本发明原材料均可从市售获得，为本领域技术人员所熟知的。
实施例1：
一种高白度陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝70份、中空二氧化硅35份、氧化镁9份、羟甲基纤维素钠6份、KH-550硅烷偶联剂8份和改性高岭土9份。
一种高白度陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将上述氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，以250℃加热，得混合料；
其中，中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50％的乙醇溶液和体积分数90％的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌40h，过滤，烘干，得中空二氧化硅，其中，正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5；
S2:将上述粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
其中，改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数70％的尿素溶液，在60℃下，超声搅拌6h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得改性高岭土，其中高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1；
S3:对步骤S2所得成型料以350℃，注射成型压力为6Mpa，成型时间为10s下成型，以650℃脱胶，然后以5℃/min的升温速率，温度升到1200℃，保温2h，再以10℃/min升温至1500℃，常温冷却至1400℃，保温12h烧成，得到高白度陶瓷制品。
实施例2：
一种高白度陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝60份、中空二氧化硅30份、氧化镁8份、羟甲基纤维素钠5份、KH-550硅烷偶联剂7份和改性高岭土8份。
一种高白度陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将上述氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，以200℃加热，得混合料；
其中，中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50％的乙醇溶液和体积分数90％的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌36h，过滤，烘干，得中空二氧化硅，其中，正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5；
S2:将上述粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
其中，改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数50％的尿素溶液，在50℃下，超声搅拌5h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得改性高岭土，其中高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1；
S3:对步骤S2所得成型料以300℃，注射成型压力为5Mpa，成型时间为8s下成型，以600℃脱胶，然后以5℃/min的升温速率，温度升到1100℃，保温1.5h，再以10℃/min升温至1540℃，常温冷却至1420℃，保温11h烧成，得到高白度陶瓷制品。
实施例3：
一种高白度陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝80份、中空二氧化硅40份、氧化镁10份、羟甲基纤维素钠8份、KH-550硅烷偶联剂10份和改性高岭土10份。
一种高白度陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将上述氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，以300℃加热，得混合料；
其中，中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50％的乙醇溶液和体积分数90％的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌48h，过滤，烘干，得中空二氧化硅，其中，正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5；
S2:将上述粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
其中，改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数50％-80％的尿素溶液，在70℃下，超声搅拌8h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得改性高岭土，其中高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1；
S3:对步骤S2所得成型料以400℃，注射成型压力为5.5Mpa，成型时间为9s下成型，以650℃脱胶，然后以5℃/min的升温速率，温度升到1000℃，保温1.5h，再以10℃/min升温至1540℃，常温冷却至1450℃，保温11h烧成，得到高白度陶瓷制品。
对比例1：
对比例1与实施例1的加工工艺基本相同，不同的是，不用中空二氧化硅和改性高岭土，具体为：
一种陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝70份、氧化镁9份、羟甲基纤维素钠6份、KH-550硅烷偶联剂8份和高岭土9份。
一种陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将上述氧化铝、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，以250℃加热，得混合料；
S2:将上述粘结剂和高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
S3:对步骤S2所得成型料以350℃，注射成型压力为6Mpa，成型时间为10s下成型，以650℃脱胶，然后以5℃/min的升温速率，温度升到1200℃，保温2h，再以10℃/min升温至1500℃，常温冷却至1400℃，保温12h烧成，得到陶瓷制品。
对比例2：
对比例1与实施例1的组分基本相同，不同的是，不采用升温降温法烧成工艺，具体为：
一种陶瓷制品，包括以下重量份的组分：氧化铝70份、中空二氧化硅35份、氧化镁9份、羟甲基纤维素钠6份、KH550硅烷偶联剂8份和改性高岭土9份。
一种陶瓷制品的加工工艺，包括以下步骤：
S1:将上述氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，以250℃加热，得混合料；
其中，中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50％的乙醇溶液和体积分数90％的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌40h，过滤，烘干，得中空二氧化硅，其中，正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5；
S2:将上述粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
其中，改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数70％的尿素溶液，在60℃下，超声搅拌6h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得改性高岭土，其中高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1；
S3:对步骤S2所得成型料以350℃，注射成型压力为6Mpa，成型时间为10s下成型，以650℃脱胶，然后以1500℃，保温12h烧成，得到陶瓷制品。
下面对本发明实施例1至实施例3、对比例1至对比例2得到的陶瓷制品以及普通陶瓷制品(购于市售维乐耐磨白色陶瓷)进行性能测试，测试结果如表1所示。
本发明的陶瓷制品的白度，依照行业标准QB/T 1503-2011进行测试；陶瓷制品的机械强度，依照GB/T 4740-1999进行测试。
表1实施例1-3、市售陶瓷和对比例1-2的测试数据
从上表可以看出，实施例1-3的白度较对比例1-2和市售陶瓷均有所提高，且抗压强度和断裂韧性亦较好。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高白度陶瓷制品，其特征在于，包括以下重量份的组分：氧化铝60-80份、中空二氧化硅30-40份、氧化镁8-10份、粘结剂5-8份、硅烷偶联剂7-10份和改性高岭土8-10份。
2.如权利要求1所述的高白度陶瓷制品，其特征在于，所述粘结剂为羟甲基纤维素钠。
3.一种如权利要求1所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将氧化铝、中空二氧化硅、氧化镁和硅烷偶联剂搅拌混合，加热，得混合料；
S2:将粘结剂和改性高岭土加入到步骤S1的混合料中，继续搅拌，得成型料；
S3:对步骤S2所得成型料进行成型、脱胶、烧成，得到高白度陶瓷制品。
4.如权利要求3所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，步骤S1中所述中空二氧化硅的制备方法包括：
S11:取聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、体积分数50%的乙醇溶液和体积分数90%的氨水溶液混合，搅拌均匀；
S12:将正硅酸乙酯加入到步骤S11所得混合溶液中，搅拌36-48h，过滤，烘干，得所述中空二氧化硅。
5.如权利要求4所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，所述正硅酸乙酯、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇溶液和氨水溶液的重量份比为1:2:2:5:5。
6.如权利要求3所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，步骤S2中所述改性高岭土的制备方法包括：
取高岭土与质量分数50%-80%的尿素溶液，在50-70℃下，超声搅拌5-8h，减压抽滤，在100℃条件下烘12h，碾碎，过筛，得所述改性高岭土。
7.如权利要求6所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，所述高岭土与尿素溶液的重量份比为1:1。
8.如权利要求3所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，所述步骤S1中的加热温度为200-300℃。
9.如权利要求3所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，所述步骤S3中对成型料进行成型、脱胶、烧成的工艺具体包括：
所述成型的温度为300-400℃，成型压力为5-6Mpa，成型时间为8-10s；
所述脱胶的温度为600-700℃；
所述烧成工艺为升降温法烧成工艺。
10.如权利要求9所述的高白度陶瓷制品的加工工艺，其特征在于，所述升降温法烧成工艺包括：以5℃/min的升温速率，温度升到1000-1200℃，保温1-2h，再以10℃/min升温至1500-1540℃，常温冷却至1400-1450℃，保温10-12h。
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