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一种耐候性好的陶瓷及其制备方法.pdf

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一种 耐候性好 陶瓷 及其 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910025496

申请日:

20190111

公开号:

CN109574630A

公开日:

20190405

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C04B33/135;C04B33/36 主分类号: C04B33/135;C04B33/36
申请人: 时启雷
发明人: 时启雷
地址: 230000 安徽省合肥市高新区红枫路8号
优先权:
专利代理机构: 34129 代理人: 宋宇晴
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910025496

授权公告号:

法律状态公告日:

20190405

法律状态类型:

公开

摘要

本发明涉及一种耐候性好的陶瓷及其制备方法,包括以下步骤:(1)、制备陶瓷用料;(2)、将陶瓷用料制成坯体;(3)、烧结;本申请方法制备的陶瓷具有更好的耐腐蚀及耐老化效果,陶瓷的强度及耐磨性也更好。

权利要求书

1.一种耐候性好的陶瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)、将石英石、云母粉进行研磨,过180目筛,与改性粉煤灰、膨润土混合,继续粉碎,过200目筛; (2)、将步骤(1)得到的混合物与硅藻土、玻璃?#23435;?#32435;米氧化锌混合,球磨,过200目筛,得到陶瓷用料; (3)、将步骤(2)得到的陶瓷用料与混合液按重量比10-12:1的比例混合,使用分散机进行分散,然后压制成型,阴干,得到坯体;所述混合液为聚乙烯?#21152;?#27700;按重量比1:10-12混合制成; (4)、将坯体在80-90℃、含水率85-90%的条件下保温处理24-72h,然后以20-25℃/min升温至550-620℃,保温30-45s,以15-20℃/min升温至1340-1450℃,保温60-70min,自然降温至550-580℃,保温10-12min,然后降至常温,得到耐候性好的陶瓷; 所述改性粉煤灰使用以下方法制备: (1)、将粉煤灰破碎,使用酸碱缓冲液浸泡20-30min,浸泡过程中不断搅拌,然后使用清水冲洗、烘干; (2)、将步骤(1)处理好的粉煤灰在330-340℃下处理20-30min; (3)、将步骤(2)处理好的粉煤灰与白炭黑、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比20:3:2:0.5的比例混合,使用分散机分散处理10-15min,然后在160℃下保温处理5-8min,降至室温,得到混合物; (4)、将步骤(3)得到的混合物进行研磨,过160目筛,得到改性粉煤灰。 2.根据权利要求1所述的一种耐候性好的陶瓷的制备方法,其特征在于,按重量计各原料的比例如下?#21495;?#28070;土150-160份、石英石22-30份、云母粉15-20份、改性粉煤灰35-40份、硅藻土12-15份、玻璃?#23435;?5-40份、纳米氧化锌1-2份。 3.根据权利要求1所述的一种耐候性好的陶瓷的制备方法,其特征在于,所述纳米氧化锌使用以下方法改性处理: (1)、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10:0.2混合,搅拌,使用超声波处理30min,得到膨胀石墨分散液; (2)、向步骤(1)处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.2倍的沸石粉,超声波处理25-30min,得到载体; (3)、向步骤(2)得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌,搅拌20min,超声处理30min,静置,在55-60℃下烘干; (4)、将步骤(3)得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比15:2:0.5混合,研磨,过200目筛,得到改性后的纳米氧化锌。 4.根据权利要求1所述的一种耐候性好的陶瓷的制备方法,其特征在于,所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液,pH为9-11。 5.根据权利要求3所述的一种耐候性好的陶瓷的制备方法,其特征在于,在步骤(3)烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。 6.一种权利要求1-5之一所述的耐候性好的陶瓷的制备方法制备?#32784;?#22681;陶瓷。

说明书


一种耐候性好的陶瓷及其制备方法
技术领域


本申请属于新型建筑材料领域,具体涉及一种耐候性好的陶瓷及其制备方法。


背景技术


陶瓷是以天?#24509;?#22303;以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得
的材料的各种制品。以前人?#21069;?#29992;陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品称作陶
瓷,陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料
的人工工业产品。它包括?#28903;?#22303;或含有粘土的混合物经混炼,成形,煅烧而制成的各种制
品。


陶瓷可以用于建筑外墙,提升建筑的美观程度,但是,陶瓷在使用过程中容易被雨
水等腐蚀,造成表面被氧化或者污物渗透至陶瓷内部,造成陶瓷表面出现发黄、或者出现其
他?#30001;?#24433;响陶瓷的观感,而且,由于污物渗透至陶瓷内部,也会加速陶瓷老化,造成陶瓷使
用后出现强度下降、开裂等现象。


发明内容


本发明的目的是提供一种耐候性好的陶瓷,通过对陶瓷原料及制备方法进?#26800;?br>整,使得陶瓷具有更好的耐腐蚀性,避免陶瓷出现变色、开裂等现象。


本申请通过以下技术方案实现:


一种耐候性好的陶瓷的制备方法,包括以下步骤:


(1)、将石英石、云母粉进行研磨,过180目筛,与改性粉煤灰、膨润土混合,继续粉碎,过
200目筛;


(2)、将步骤(1)得到的混合物与硅藻土、玻璃?#23435;?#32435;米氧化锌混合,球磨,过200目筛,
得到陶瓷用料;


(3)、将步骤(2)得到的陶瓷用料与混合液按重量比10-12:1的比例混合,使用分散机进
行分散,然后压制成型,阴干,得到坯体;所述混合液为聚乙烯?#21152;?#27700;按重量比1:10-12混合
制成;


(4)、将坯体在80-90℃、含水率85-90%的条件下保温处理24-72h,使得坯体各处充分浸
润,使各处的性能稳定,然后以20-25℃/min升温至550-620℃,保温30-45s,以15-20℃/min
升温至1340-1450℃,保温60-70min,自然降温至550-580℃,保温10-12min,然后降至常温,
得到耐候性好的陶瓷;


所述改性粉煤灰使用以下方法制备:


(1)、将粉煤灰破碎,使用酸碱缓冲液浸泡20-30min,浸泡过程中不断搅拌,然后使用清
水冲洗、烘干;


(2)、将步骤(1)处理好的粉煤灰在330-340℃下处理20-30min;


(3)、将步骤(2)处理好的粉煤灰与白炭黑、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比
20:3:2:0.5的比例混合,使用分散机分散处理10-15min,然后在160℃下保温处理5-8min,
降至室温,得到混合物;


(4)、将步骤(3)得到的混合物进行研磨,过160目筛,得到改性粉煤灰。


按重量计各原料的比例如下?#21495;?#28070;土150-160份、石英石22-30份、云母粉15-20份、
改性粉煤灰35-40份、硅藻土12-15份、玻璃?#23435;?5-40份、纳米氧化锌1-2份。


本申请中加入的石英石为另外加入的石英,不包括膨润土等土质中可能存在的石
英。


所述纳米氧化锌使用以下方法改性处理:


(1)、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10:
0.2混合,搅拌,使用超声波处理30min,得到膨胀石墨分散液;


(2)、向步骤(1)处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.2倍的沸石粉,超声波
处理25-30min,得到载体;


(3)、向步骤(2)得到的载体中加入膨胀石墨重量5-8倍的纳米氧化锌,搅拌20min,超声
处理30min,静置,在55-60℃下烘干;


(4)、将步骤(3)得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比15:2:0.5混合,研
磨,过200目筛,得到改性后的纳米氧化锌。所述硅烷偶联剂为KH550。


所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液,pH为9-11。


在步骤(3)烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。


一种所述的耐候性好的陶瓷的制备方法制备?#32784;?#22681;陶瓷。


本申请的有益效果:本申请的耐候性好的陶瓷使用膨润土、云母粉、石英石、改性
粉煤?#19994;?#20316;为主要成?#31181;?#25104;,成?#21482;?#20445;安全,对?#32938;?#27809;有副作用,使用过程中也不会产生污
染物,在原料中使用膨润土、高岭土等成分,可以与其他原料有更好的分散性和粘结的强
度,提升陶瓷制备过程中的成品率和产品的强度、耐磨性;原料经过改性处理,使得原料的
分散更好,制备的陶瓷原料各处性能均匀,膨润土、硅藻土具有良好的吸附作用,云母不仅
具有良好的吸附效果,其片层装结构与膨润土、硅藻土及玻璃?#23435;?#25913;性粉煤灰结合,形成
一定?#32784;?#29366;插层结构,使得制备的坯体在烧结过程中可以有一定的膨胀滑移空间,避免在
烧结过程中出现开裂,提升陶瓷的成品?#30465;?br>

在原料中加入玻璃?#23435;?#21487;以提升陶瓷的强度,能够避免制备及使用过程中陶瓷
出现开?#36873;?#26412;申请中将改性粉煤灰进行改性,提升?#31169;?#38754;的活性,使陶瓷质地?#25913;濉?#24378;度好,
改性后的改性粉煤灰也有利于与其他成分的分散、络合效果,提升制坯和烧结过程中的成
品?#30465;?#21407;料中加入硅藻土,与改性粉煤灰中的聚氨酯、白炭黑等作用,在制备过程中能够使
陶瓷原料融合分散效果更好,提升陶瓷的成型效果,也提升陶瓷的耐腐蚀和耐磨性,高温烧
结后可以产生部分碳化并产生少量气体,同时,能够显著改善陶瓷?#32784;?#27668;性。本申请在原料
中加入纳米氧化锌,加入后能显著提升陶瓷的抗老化性能。


本申请中的粉煤灰经过处理,具有良好的分散性,在烧结过程中虽然可以形成透
气的气孔,但是,气孔的孔径小,为分散均匀的毛细孔,使得面砖具有良好?#32784;?#27668;性,但是,
又具有良好的拒水性,避免使用过程中污染物或者腐蚀性物质进入陶瓷内部,造成陶瓷出
现腐蚀而造成变色。


本申请中的纳米氧化锌制备过程中加入膨胀石墨、沸石粉,可以使的纳米粒子具
有良好的载体,使其在陶瓷表面积内部具有良好的附着点,提升附着的强度,延长陶瓷耐老
化、耐污的周期,再加入二氧化硅气凝胶、偶联剂,能进一步提升纳米粒子的分散效果,还能
够提升陶瓷的强度及耐磨性。


本申请中的陶瓷在烧结过程中采用升温预热、保温,再升温烧结、降温保温等手
段,能使得陶瓷坯体在烧结过程中不会产生剧烈的温度变化,能显著提升陶瓷烧结的成品
率,使用本方法及原料的陶瓷烧结的成品率在98%以上。


具体实施方式


实施例1


一种耐候性好的陶瓷的制备方法, 包括以下步骤:


(1)、将石英石、云母粉进行研磨,过180目筛,与改性粉煤灰、膨润土混合,继续粉碎,过
200目筛;


(2)、将步骤(1)得到的混合物与硅藻土、玻璃?#23435;?#32435;米氧化锌混合,球磨,过200目筛,
得到陶瓷用料;


(3)、将步骤(2)得到的陶瓷用料与混合液按重量比10:1的比例混合,使用分散机进行
分散,然后压制成型,阴干,得到坯体;所述混合液为聚乙烯?#21152;?#27700;按重量比1:10混合制成;


(4)、将坯体在85-88℃、含水率85-90%的条件下保温处理36h,然后以22-25℃/min升温
至595-605℃,保温30-45s,以18-20℃/min升温至1400-1420℃,保温60-70min,自然降温至
570-575℃,保温10min,然后降至常温,得到耐候性好的陶瓷;


所述改性粉煤灰使用以下方法改性处理:


(1)、将粉煤灰破碎,使用酸碱缓冲液浸泡20-30min,浸泡过程中不断搅拌,然后使用清
水冲洗、烘干;


(2)、将步骤(1)处理好的粉煤灰在330-340℃下处理20-30min;


(3)、将步骤(2)处理好的粉煤灰与白炭黑、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比
20:3:2:0.5的比例混合,使用分散机分散处理10-15min,然后在160℃下保温处理5-8min,
降至室温,得到混合物;


(4)、将步骤(3)得到的混合物进行研磨,过160目筛,得到改性粉煤灰。


按重量计各原料的比例如下?#21495;?#28070;土155份、石英石25份、云母粉18份、改性粉煤灰
40份、硅藻土13份、玻璃?#23435;?8份、纳米氧化锌1.5份。


本申请中加入的石英石为另外加入的石英,不包括膨润土等土质中可能存在的石
英。


所述纳米氧化锌使用以下方法制备:


(1)、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10:
0.2混合,搅拌,使用超声波处理30min,得到膨胀石墨分散液;


(2)、向步骤(1)处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.2倍的沸石粉,超声波
处理25-30min,得到载体;


(3)、向步骤(2)得到的载体中加入膨胀石墨重量7倍的纳米氧化锌,搅拌20min,超声处
理30min,静置,在55-60℃下烘干;


(4)、将步骤(3)得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比15:2:0.5混合,研
磨,过200目筛,得到改性后的纳米氧化锌。


所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液,pH为9-11。


在步骤(3)烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。


一种所述的耐候性好的陶瓷的制备方法制备?#32784;?#22681;陶瓷。


实施例2


一种耐候性好的陶瓷的制备方法,包括以下步骤:


(1)、将石英石、云母粉进行研磨,过180目筛,与改性粉煤灰、膨润土混合,继续粉碎,过
200目筛;


(2)、将步骤(1)得到的混合物与硅藻土、玻璃?#23435;?#32435;米氧化锌混合,球磨,过200目筛,
得到陶瓷用料;


(3)、将步骤(2)得到的陶瓷用料与混合液按重量比12:1的比例混合,使用分散机进行
分散,然后压制成型,阴干,得到坯体;所述混合液为聚乙烯?#21152;?#27700;按重量比1:10混合制成;


(4)、将坯体在86℃、含水率90%的条件下保温处理48h,然后以22℃/min升温至585℃,
保温35s,以17℃/min升温至1410℃,保温65min,自然降温至570℃,保温12min,然后降至常
温,得到耐候性好的陶瓷;


所述改性粉煤灰使用以下方法改性处理:


(1)、将粉煤灰破碎,使用酸碱缓冲液浸泡20-30min,浸泡过程中不断搅拌,然后使用清
水冲洗、烘干;


(2)、将步骤(1)处理好的粉煤灰在335℃下处理25min;


(3)、将步骤(2)处理好的粉煤灰与白炭黑、聚氨酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比
20:3:2:0.5的比例混合,使用分散机分散处理12min,然后在160℃下保温处理7min,降至室
温,得到混合物;


(4)、将步骤(3)得到的混合物进行研磨,过160目筛,得到改性粉煤灰。


按重量计各原料的比例如下?#21495;?#28070;土158份、石英石26份、云母粉18份、改性粉煤灰
36份、硅藻土15份、玻璃?#23435;?7份、纳米氧化锌1.5份。


本申请中加入的石英石为另外加入的石英,不包括膨润土等土质中可能存在的石
英。


所述纳米氧化锌使用以下方法制备:


(1)、将膨胀石墨与体积分数60%的乙醇溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按重量比1:10:
0.2混合,搅拌,使用超声波处理30min,得到膨胀石墨分散液;


(2)、向步骤(1)处理好的膨胀石墨分散液中加入膨胀石墨重量0.2倍的沸石粉,超声波
处理25-30min,得到载体;


(3)、向步骤(2)得到的载体中加入膨胀石墨重量6倍的纳米氧化锌,搅拌20min,超声处
理30min,静置,在55-60℃下烘干;


(4)、将步骤(3)得到的产物与二氧化硅气凝胶、硅烷偶联剂按重量比15:2:0.5混合,研
磨,过200目筛,得到改性后的纳米氧化锌。


所述酸碱缓冲液为碳酸—碳酸氢钠溶液,pH为9-11。


在步骤(3)烘干过程中使用干燥的氮气气流进行烘干。


一种所述的耐候性好的陶瓷的制备方法制备?#32784;?#22681;陶瓷。


实施例3


与实施例1相比,纳米氧化锌不经过改性处理。


实施例4


与实施例1相比,纳米氧化锌处理时不加入沸石粉和二氧化硅气凝胶。


对比例1


与实施例1相比,粉煤?#20063;?#32463;过改性处理。


对比例2


与实施例1相比,原料中不使用云母粉。


对比例3


与实施例1相比,原料中不使用硅藻土。


对比例4


与实施例1相比,原料中不使用玻璃?#23435;?br>

对比例5


与实施例1相比,原料中不使用纳米氧化锌。


对比例6


与实施例1相比,陶瓷用料制坯时,不添加本申请中的混合液。


对比例7


与实施例1相比,坯体不在85-88℃进行保温处理,直接升温处理。


对比例8


与实施例1相比,在烧结后,不在570-575℃下进行保温处理。


按照GB/T 3810-2016《陶陶瓷试验方法》分别测定实施例和对比例中得到的陶陶
瓷的破坏强度,在MMS-1G高速销盘摩擦磨损实验机上进行摩擦磨损试验,记录磨损量,检测
磨损量,色差测试为将陶瓷在温度30℃、盐酸浓度为1%的条件下浸泡60天,然后使用紫外灯
照射30天,紫外?#21697;?#29031;度为1.38W/m
[email protected],观察陶瓷颜色变化,使用“+”标记,“+”越多,证
明瓷砖的耐候性越差。


结果如表1:






由表1可知,本申请实施例中?#32784;?#22681;瓷砖具有更好强度及耐候性,使用本方法的原料及
制备方法制备的陶瓷具有更好的成品?#30465;?br>

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