CN116161945A - 一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防核辐射陶瓷大板，在所述陶瓷大板原材料中加入具有防核辐射功能的材料，按重量份计，氧化铅25‑45份，硼酸0‑5份，氧化钡0‑10份、氧化铝25‑40份，高温砂0‑20份和高岭土25‑50份。本发明产品一方面解决了现有技术陶瓷大板无防核辐射的技术短板，另一方面本发明得到的陶瓷大板相对于传统的水泥砂浆等防核辐射材料，具有装饰性，轻便性等优点。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法与应用。
背景技术
随着陶瓷板材的发展，2018年陶瓷大板开始在市场上火爆，一般陶瓷大板规格在1.2米*2.4米以上，有着优异的可加工性能；陶瓷大板主要用于建筑空间墙地面装饰，衣柜饰面板、橱柜面板等家具装饰以及门饰面板。
传统的陶瓷大板配方主要以高岭土，钾长石，钠长石，高温砂，滑石，硅灰石，透辉石等原材料，经过球磨，喷雾造粒，压制，施釉，烧制等工序加工而成；但是目前的陶瓷大板没有针对防核辐射方面的研究，市面能检索到的陶瓷板只有一种碳化硼陶瓷，但是仅限于防中子，而没有对γ射线的减弱作用。
因此，如何提供一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法是亟需解决的一个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法与应用，一方面解决了现有技术陶瓷大板无防核辐射的技术短板，另一方面本发明得到的陶瓷大板相对于传统的水泥砂浆等防核辐射材料，有装饰性，以及轻便性等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防核辐射陶瓷大板，在所述陶瓷大板原材料中加入具有防核辐射功能的材料。
优选的，所述具有防核辐射功能的材料包括氧化铅、硼酸、氧化钡、碳酸钡和硫酸钡中的至少一种，只要含有这些元素的无机盐均可。
优选的，所述陶瓷大板包括以下材料：按重量份计，氧化铅25-45份，硼酸0-5份，氧化钡0-10份、氧化铝25-40份，高温砂0-20份和高岭土25-50份。
本发明完全打破了原有陶瓷大板配方体系，选用带有防核辐射的一些元素：例如，Pb、B、Ba等氧化物设计配方，配方成分：Si:15-20份，AL:35-45份，Pb：24-30份，B：0-5份以及其他，能满足生产工艺以及产品性能要求的同时，兼具一定的防核辐射的特性。
优选的，包括以下原材料：按重量份计，氧化铅34份，硼酸3份，氧化铝28份和高岭土35份。
为了匹配现有生产工艺，目前大板烧成温度1130-1180℃之间，烧成时间45-180min，为了满足釉料以及图案的工艺参数(主要为成熟温度)，需要搭配现有原料的高低温性能，选定氧化铅和硼酸为低温材料，氧化铝、高温砂和高岭土为高温材料，确定相关原材料的比例范围。
优选的，所述高岭土为931高岭土。
一般陶瓷用泥两种：球土和高岭土，球土带有一定的有机物，高岭土不含有机物，或者含量相对较少。烧成时间有限，生坯板材致密化，一般氧化温度在表显800-900℃附近，硼酸以及氧化铅的融化温度低于氧化开始温度，所以配方设计必须保证有机物的含量少，否则会出现黑心、鼓包，致密度达不到要求等一系列问题，所以本发明选用龙岩高岭土，可以适当选用膨润土代替一部分高岭土。
优选的，所述氧化铝的目数区间：150-270目。
优选的，所述氧化铅的目数区间：200-300目。
本发明配方要求细度250目筛余1％，同时要求选用合适目数的原材料：氧化铝150-270目，氧化铅200-300目，硼酸溶于水不要求，高温砂，高岭土不要求。要求氧化铝、氧化铅目数的原因：氧化铝在烧成过程中起骨架作用，不能粒径过小。同时由于氧化铝硬度较大，难以球磨，粒径不能太大。氧化铅，如果粒径过小，球磨会进一步变小粒径，导致温度过低窑炉难控制变形等，因此选择工艺要求的250目附近；
同时氧化铝为未煅烧氧化铝，煅烧氧化铝温度低，难以满足配方要求。
优选的，所述陶瓷大板的吸水率：1％≥吸水率≥0.2％，密度≥3.5g/cm3。
产品吸水率过低，会造成氧化铅等低温材料过烧严重变脆，在冷却过程中掉茬，吸水率过高致密度达不到，抗核辐射效果差。
一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)按所述重量份称取原材料氧化铅、硼酸、氧化铝、高温砂和高岭土，备用；
(2)将所述原材料球磨，喷雾造粒，压制成型，施釉，烧制即得到一种防核辐射陶瓷大板。
优选的，所述喷雾造粒的颗粒目数主要为40-80目区间，其中60-80目颗粒质量百分比至少40％。
粗颗粒多，坯体表面会出现明显白斑，影响产品质量，细颗粒多会容易成型分层。
优选的，所述烧制的温度为1130-1180℃。
优选的，所述烧制的时间为60-150min。
如上述所述防核辐射陶瓷大板或上述所述制备方法得到防核辐射陶瓷大板在建筑和装饰中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法与应用，一方面解决了现有技术陶瓷大板无防核辐射的技术短板，另一方面本发明得到的陶瓷大板相对于传统的水泥砂浆等防核辐射材料，有装饰性，以及轻便性等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的实施例，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获得其他的附图。
图1为实施例1产品图；
图2为实施例2产品图；
图3为实施例3产品图；
图4为对比例1产品图；
图5为对比例2产品图；
图6为对比例3产品图；
图7为对比例4产品图，其中，A为正面，B为背面；
图8为对比例5产品图，其中，A为正面，B为背面；
图9为对比例6产品图；
图10为对比例7产品图；
图11为对比例8产品图。
具体实施方式
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。
实施例1
一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按重量份称取材料：931高岭土35份，氧化铝28份，硼酸3份和氧化铅34份，备用；氧化铝的目数为150-270目，氧化铅的目数为200-300目；
(2)将所有材料球磨，喷雾造粒，其中喷雾造粒的颗粒目数为40-80目，其中60-80目颗粒质量百分比至少为40％，压制成型、干燥烘干、施釉后(采用现有技术)，在1140℃烧制90min，抛光磨边即得到一种防核辐射陶瓷大板；其中，实验制得3种厚度，相关产品及检测数据见图1和表1；图1中从左至右依次为薄、中、厚产品图，图上标明相关厚度及宽度；
其中，吸水率0.25％，密度3.55，防核辐射效果为2.2mm铅当量。
实施例2
一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按重量份称取材料：931高岭土38份，氧化铝16份，高温砂10份，硼酸3份和氧化铅33份，备用；氧化铝的目数为150-270目，氧化铅的目数为200-300目；
(2)将所有材料球磨，喷雾造粒，造粒的颗粒目数为40-80目，其中60-80目颗粒质量百分比至少为40％，压制成型、干燥、施釉，在1140℃烧制90min，抛光磨边即得到一种防核辐射陶瓷大板；其中，实验制得3种厚度，相关产品和检测数据见表1和图2，图2中从左至右依次为薄、中、厚产品图，图上标明相关厚度及宽度；。
实施例3
一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按重量份称取材料：931高岭土33份，氧化铝30份，硼酸2份和氧化铅35份，备用；氧化铝的目数为150-270目，氧化铅的目数为200-300目；
(2)将所有材料混合均匀后喷雾造粒过筛，其中喷雾造粒的颗粒目数为40-80目，其中60-80目颗粒质量百分比至少为40％，再压制成型、干燥烘干、上釉后，在1140℃烧制90min，抛光磨边即得到一种防核辐射陶瓷大板；其中，防核辐射陶瓷大板有3种厚度，相关产品和检测数据见表1和图3，图3中从左至右依次为薄、中、厚产品图，图上标明相关厚度及宽度；。
对比例1
原材料采用931高岭土46份，钾长石16份，钠长石2份，钾钠长石25份，高温砂9份和滑石2份，其余步骤及参数和实施例1相同，产品及相关检测数据见图4和表1，图4中从左至右依次为薄、中、厚产品图，图上标明相关厚度及宽度。
表1为实施例1-3及对比例1产品的屏蔽效果测试结果，其中，
测试时间：2022年8月25日，9：00，地点：原子能院615刻度室；
测试条件：源距离屏蔽材料1m，位于样品台中央，高度与源一致；距离3m，每组测加屏蔽后(3号Cs源)值、(7号Co源)值，开源后1min后，一组随机计数5个；剂量率仪RADEYE G-10；
表1实施例1-3及对比例1屏蔽效果测试结果
对比例2
原材料采用931高岭土28份，氧化铝32份，氧化铅40份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图5，可知，本对比例的设计初衷为提高氧化铅含量，提高抗核辐射能力，但是产品背面已经有了明显的碳化硅盘圆孔凸起形状，证明高温已经发生变形。
对比例3
原材料采用碳化硼配方：931高岭土40份，氧化铝16份，碳化硼5份，高温砂6份，黑色料5份，氧化铅28份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图6，可知，产品坯体起泡，表面红，内部黑，原因为：碳化硼氧化不良。
对比例4
原材料采用931高岭土35份，石英20份，高温砂10份，硼酸3份和氧化铅32份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图7，可知，产品融化且过烧严重。
对比例5
原材料采用931高岭土25份，石英30份，高温砂10份，硼酸3份和氧化铅32份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图8，可知，产品融化且过烧严重。
对比例6
原材料采用931高岭土28份，煅烧氧化铝32份和氧化铅40份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图9，可知边缘明显融化，且整体变形。
将煅烧氧化铝分别替换为刚玉和超细氧化铝，结果同煅烧氧化铝。
对比例7
原材料步骤(2)过筛30目，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品如图10表面有白点，实施例1产品无白点。
对比例8
原材料采用931高岭土35份，氧化铝28份，硼酸3份和氧化铅34份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品，吸水率低于0.2％，如图11，出现掉茬情况。
对比例9
原材料采用931高岭土38份，氧化铝16份，硼酸3份，高温砂10份和氧化铅34份，其余步骤及参数和实施例4相同，得到产品，烧成吸水率2.5％，密度2.85，本发明配方设计目的为作为装饰材料，为了达到效果施釉，所以要兼顾坯釉的膨胀系数相匹配，配方选用膨胀系数大的铅和小的氧化铝刚好可以调整出合适釉的范围，而对比例9的配方得到产品则会出现釉裂情况。
各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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)
1.一种防核辐射陶瓷大板，其特征在于，在所述陶瓷大板原材料中加入具有防核辐射功能的材料。
2.根据权利要求1所述的一种防核辐射陶瓷大板，其特征在于，所述具有防核辐射功能的材料包括氧化铅、硼酸、氧化钡、钡盐和铅盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种防核辐射陶瓷大板，所述陶瓷大板包括以下材料：按重量份计，氧化铅25-45份，硼酸0-5份，氧化钡0-10份、氧化铝25-40份，高温砂0-20份和高岭土25-50份。
4.根据权利要求1所述的一种防核辐射陶瓷大板，其特征在于，包括以下材料：按重量份计，氧化铅34份，硼酸3份，氧化铝28份和高岭土35份。
5.根据权利要求1或者2所述的一种防核辐射陶瓷大板，其特征在于，所述氧化铝的目数区间：150-270目，所述氧化铅的目数区间：200-300目。
6.根据权利要求1所述的一种防核辐射陶瓷大板，其特征在于，所述陶瓷大板的吸水率：1％≥吸水率≥0.2％，密度≥3.5g/cm3。
7.一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)按所述重量份称取原材料氧化铅、硼酸、氧化铝、高温砂和高岭土，备用；
(2)将所述原材料经过球磨，喷雾造粒，压制成型，施釉、烧制即得到一种防核辐射陶瓷大板。
8.根据权利要求6所述的一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的颗粒目数主要为40-80目区间，其中60-80目颗粒质量百分比至少40％。
9.根据权利要求6所述的一种防核辐射陶瓷大板的制备方法，其特征在于，所述烧制的温度为1130-1180℃，所述烧制的时间为60-150min。
10.如权利要求1-6任一项所述防核辐射陶瓷大板或权利要求7-9任一项所述制备方法得到防核辐射陶瓷大板在建筑和装饰中的应用。
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