CN107226677A - 一种高强度陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度陶瓷砖及其制备方法,涉及陶瓷砖技术领域,包括以下份计的原料:预糊化淀粉100~120份、改性粘土90~100份、废玻璃粉30~40份、工业固体废弃物30~40份、秸秆包覆颗粒20~30份、白云石2~10份、火山岩2~10份、石墨烯2~8份、纳米二氧化钛2~8份、发泡剂2~6份和水100~150份。制备方法为:(1)、制备秸秆包覆颗粒;(2)、物料混合和成型。本发明抗震抗裂、强度高不易碎,导热性能系数小,机械性能较好,可以显著延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷砖技术领域,具体涉及一种高强度陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
陶瓷砖是由粘土、石英砂以及其他无机非金属原料,经配料、球磨、制粉、成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品,广泛应用于装饰与保护建筑物、构筑物的墙面和地面。随着房地产业的迅速发展,使得瓷砖的生产和消费都获得了较大的发展,同时对瓷砖的性能要求也越来越高。然而目前市场上的陶瓷砖大多强度低,不够坚硬,易碎,使用性差,无法满足市场需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度陶瓷砖及其制备方法,抗震抗裂、强度高不易碎,导热性能系数小,机械性能较好,可以显著延长使用寿命。
本发明提供了如下的技术方案:一种高强度陶瓷砖,包括以下份计的原料:预糊化淀粉100~120份、改性粘土90~100份、废玻璃粉30~40份、工业固体废弃物30~40份、秸秆包覆颗粒20~30份、白云石2~10份、火山岩2~10份、石墨烯2~8份、纳米二氧化钛2~8份、发泡剂2~6份和水100~150份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土1~6份、改性海泡石1~6份、有机纤维2~5份、橡胶微粒2~4份、水玻璃1~3份和纤维素类增稠剂1~3份。
优选地,包括以下份计的原料:预糊化淀粉110份、改性粘土95份、废玻璃粉35份、工业固体废弃物35份、秸秆包覆颗粒25份、白云石6份、火山岩6份、石墨烯5份、纳米二氧化钛5份、发泡剂4份和水125份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土3.5份、改性海泡石3.5份、有机纤维3.5份、橡胶微粒3份、水玻璃2份和纤维素类增稠剂2份。
优选地,所述预糊化淀粉为预糊化变性淀粉,所述预糊化变性淀粉由原淀粉经过预糊化工艺生产,再经变性处理得到,所述原淀粉为玉米淀粉或者木薯淀粉,所述变性处理为氧化变性或者交联变性。
优选地,所述改性粘土的制备方法为:将粘土放入浓度为5~10%的硫酸溶液中,混合搅拌并调节浆液pH值为3~5,保持80~90℃水浴加热30~40min,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在300~400℃煅烧3~5h,粉碎,过100~120目筛,放入10~15倍重量份的浓度为1.5~3mol/L四氯化钛水溶液混合均匀,然后加入分散剂,在50~60℃条件下超声分散3~5h,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在80~90℃煅烧3~4h,冷却至室温得到改性粘土。
优选地,所述废玻璃粉为钠钙硅玻璃、石英玻璃、高桂氧玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的任一种。
优选地,所述工业固体废弃物为铁矿渣、钢渣、工矿烟道灰和采矿废石中的任一种。
优选地,所述发泡剂为碳化硅、氮化硅、氮化硼中的一种或几种的混合物。
优选地,所述改性海泡石的制备方法为:将海泡石置于300~500℃窑炉中焙烧1~4h,粉碎研磨成100~180目粉末,研细后即得改性海泡石。
优选地,所述有机纤维为木纤维浆、草纤维浆、混合植物纤维浆和废纸浆中的任一种,所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
本发明还提供一种高强度陶瓷砖的制备方法,包括以下步骤:
(1)、制备秸秆包覆颗粒
首先,按照配比称取硅藻土、改性凹凸棒土、有机纤维、橡胶微粒、水玻璃和纤维素类增稠剂;
其次,将硅藻土、改性凹凸棒土和纤维素类增稠剂混合,加入高速混合机中,在110~120℃下以500~800r/min的速度搅拌混合20~30min,再加入水玻璃继续搅拌10~15min后,然后加入有机纤维和橡胶微粒,继续以800~900r/min的速度共混15~20min,烘干后送入造粒机中造粒,粒径控制在2~4mm,即得秸秆包覆颗粒,备用;
(2)、物料混合和成型
按照配比称取剩余原料,并加入步骤(1)得到的秸秆包覆颗粒,混合充分后得到混合物料,在30~80MPa条件下采用注浆成型或者注模成型方式成型,再自然干燥12~24h,干燥后的成型品于700~800℃下烧结2~4h,得到所述高强度陶瓷砖。
本发明的有益效果:抗震抗裂、强度高不易碎,导热性能系数小,机械性能较好,可以显著延长使用寿命,具体如下:
(1)、本发明中添加的预糊化淀粉与秸秆包覆颗粒混合后,具有较好的抗裂性能与抗压性能,以及良好的施工性能;
(2)、本发明中添加改性海泡石,改性后的海泡石可以提高陶瓷砖对有害气体、重金属等有害物质的吸附性;
(3)、本发明中添加工业固体废弃物,不仅解决了这类固废物处理问题,将其变废为宝,降低了成本,节能环保;
(4)、本发明中添加石墨烯,不仅增韧了陶瓷砖的机械性能,并且也降低了陶瓷砖的重量;
(5)、本发明通过优化制备工艺和各原料的相互协调,得到机械性能好,耐火隔热、健康环保、导热性能系数小、重量轻、吸水率低的陶瓷砖。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种高强度陶瓷砖,包括以下份计的原料:
预糊化淀粉 100份;
改性粘土 90份;
废玻璃粉 30份;
工业固体废弃物 30份;
秸秆包覆颗粒 20份;
白云石 2份;
火山岩 2份;
石墨烯 2份;
纳米二氧化钛 2份;
发泡剂 2份;
水 100份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土1份、改性海泡石1份、有机纤维2份、橡胶微粒2份、水玻璃1份和纤维素类增稠剂1份。
其中,所述预糊化淀粉为预糊化变性淀粉,所述预糊化变性淀粉由原淀粉经过预糊化工艺生产,再经变性处理得到,所述原淀粉为玉米淀粉,所述变性处理为氧化变性。
其中,所述改性粘土的制备方法为:将粘土放入浓度为5%的硫酸溶液中,混合搅拌并调节浆液pH值为3,保持80℃水浴加热30min,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在300℃煅烧3h,粉碎,过100目筛,放入10倍重量份的浓度为1.5mol/L四氯化钛水溶液混合均匀,然后加入分散剂,在50℃条件下超声分散3h,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在80℃煅烧3h,冷却至室温得到改性粘土。
其中,所述废玻璃粉为钠钙硅玻璃,所述工业固体废弃物为铁矿渣,所述发泡剂为碳化硅。
其中,所述改性海泡石的制备方法为:将海泡石置于300℃窑炉中焙烧1h,粉碎研磨成100目粉末,研细后即得改性海泡石。
其中,所述有机纤维为木纤维浆,所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素。
本实施例中还提供一种高强度陶瓷砖的制备方法,包括以下步骤:
(1)、制备秸秆包覆颗粒
首先,按照配比称取硅藻土、改性凹凸棒土、有机纤维、橡胶微粒、水玻璃和纤维素类增稠剂;
其次,将硅藻土、改性凹凸棒土和纤维素类增稠剂混合,加入高速混合机中,在110℃下以500r/min的速度搅拌混合20min,再加入水玻璃继续搅拌10min后,然后加入有机纤维和橡胶微粒,继续以800r/min的速度共混15min,烘干后送入造粒机中造粒,粒径控制在2mm,即得秸秆包覆颗粒,备用;
(2)、物料混合和成型
按照配比称取剩余原料,并加入步骤(1)得到的秸秆包覆颗粒,混合充分后得到混合物料,在30MPa条件下采用注浆成型或者注模成型方式成型,再自然干燥12h,干燥后的成型品于700℃下烧结2h,得到所述高强度陶瓷砖。
实施例2
一种高强度陶瓷砖,包括以下份计的原料:
预糊化淀粉 120份;
改性粘土 100份;
废玻璃粉 40份;
工业固体废弃物 40份;
秸秆包覆颗粒 30份;
白云石 10份;
火山岩 10份;
石墨烯 8份;
纳米二氧化钛 8份;
发泡剂 6份;
水 150份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土6份、改性海泡石6份、有机纤维5份、橡胶微粒4份、水玻璃3份和纤维素类增稠剂3份。
其中,所述预糊化淀粉为预糊化变性淀粉,所述预糊化变性淀粉由原淀粉经过预糊化工艺生产,再经变性处理得到,所述原淀粉为木薯淀粉,所述变性处理为交联变性。
其中,所述改性粘土的制备方法为:将粘土放入浓度为10%的硫酸溶液中,混合搅拌并调节浆液pH值为5,保持90℃水浴加热40min,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在400℃煅烧5h,粉碎,过120目筛,放入15倍重量份的浓度为3mol/L四氯化钛水溶液混合均匀,然后加入分散剂,在60℃条件下超声分散5h,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在90℃煅烧4h,冷却至室温得到改性粘土。
其中,所述废玻璃粉为石英玻璃,所述工业固体废弃物为钢渣,所述发泡剂为氮化硅。
其中,所述改性海泡石的制备方法为:将海泡石置于500℃窑炉中焙烧4h,粉碎研磨成180目粉末,研细后即得改性海泡石。
其中,所述有机纤维为草纤维浆,所述纤维素类增稠剂为羟乙基甲基纤维素。
本实施例中还提供一种高强度陶瓷砖的制备方法,包括以下步骤:
(1)、制备秸秆包覆颗粒
首先,按照配比称取硅藻土、改性凹凸棒土、有机纤维、橡胶微粒、水玻璃和纤维素类增稠剂;
其次,将硅藻土、改性凹凸棒土和纤维素类增稠剂混合,加入高速混合机中,在120℃下以800r/min的速度搅拌混合30min,再加入水玻璃继续搅拌15min后,然后加入有机纤维和橡胶微粒,继续以900r/min的速度共混20min,烘干后送入造粒机中造粒,粒径控制在4mm,即得秸秆包覆颗粒,备用;
(2)、物料混合和成型
按照配比称取剩余原料,并加入步骤(1)得到的秸秆包覆颗粒,混合充分后得到混合物料,在80MPa条件下采用注浆成型或者注模成型方式成型,再自然干燥24h,干燥后的成型品于800℃下烧结4h,得到所述高强度陶瓷砖。
实施例3
一种高强度陶瓷砖,包括以下份计的原料:
预糊化淀粉 110份;
改性粘土 95份;
废玻璃粉 35份;
工业固体废弃物 35份;
秸秆包覆颗粒 25份;
白云石 6份;
火山岩 6份;
石墨烯 5份;
纳米二氧化钛 5份;
发泡剂 4份;
水 125份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土3.5份、改性海泡石3.5份、有机纤维3.5份、橡胶微粒3份、水玻璃2份和纤维素类增稠剂2份。
其中,所述预糊化淀粉为预糊化变性淀粉,所述预糊化变性淀粉由原淀粉经过预糊化工艺生产,再经变性处理得到,所述原淀粉为木薯淀粉,所述变性处理为氧化变性。
其中,所述改性粘土的制备方法为:将粘土放入浓度为7%的硫酸溶液中,混合搅拌并调节浆液pH值为4,保持85℃水浴加热35min,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在350℃煅烧4h,粉碎,过110目筛,放入12倍重量份的浓度为2mol/L四氯化钛水溶液混合均匀,然后加入分散剂,在55℃条件下超声分散4h,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在85℃煅烧3.5h,冷却至室温得到改性粘土。
其中,所述废玻璃粉为高桂氧玻璃,所述工业固体废弃物为工矿烟道灰,所述发泡剂为氮化硼。
其中,所述改性海泡石的制备方法为:将海泡石置于400℃窑炉中焙烧3h,粉碎研磨成140目粉末,研细后即得改性海泡石。
其中,所述有机纤维为混合植物纤维浆,所述纤维素类增稠剂为羟丙基甲基纤维素。
本实施例中还提供一种高强度陶瓷砖的制备方法,包括以下步骤:
(1)、制备秸秆包覆颗粒
首先,按照配比称取硅藻土、改性凹凸棒土、有机纤维、橡胶微粒、水玻璃和纤维素类增稠剂;
其次,将硅藻土、改性凹凸棒土和纤维素类增稠剂混合,加入高速混合机中,在115℃下以650r/min的速度搅拌混合25min,再加入水玻璃继续搅拌12min后,然后加入有机纤维和橡胶微粒,继续以850r/min的速度共混17min,烘干后送入造粒机中造粒,粒径控制在3mm,即得秸秆包覆颗粒,备用;
(2)、物料混合和成型
按照配比称取剩余原料,并加入步骤(1)得到的秸秆包覆颗粒,混合充分后得到混合物料,在55MPa条件下采用注浆成型或者注模成型方式成型,再自然干燥20h,干燥后的成型品于750℃下烧结3h,得到所述高强度陶瓷砖。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度陶瓷砖,其特征在于,包括以下份计的原料:预糊化淀粉100~120份、改性粘土90~100份、废玻璃粉30~40份、工业固体废弃物30~40份、秸秆包覆颗粒20~30份、白云石2~10份、火山岩2~10份、石墨烯2~8份、纳米二氧化钛2~8份、发泡剂2~6份和水100~150份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土1~6份、改性海泡石1~6份、有机纤维2~5份、橡胶微粒2~4份、水玻璃1~3份和纤维素类增稠剂1~3份。
2.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,包括以下份计的原料:预糊化淀粉110份、改性粘土95份、废玻璃粉35份、工业固体废弃物35份、秸秆包覆颗粒25份、白云石6份、火山岩6份、石墨烯5份、纳米二氧化钛5份、发泡剂4份和水125份;
所述秸秆包覆颗粒包括以下份计的原料:硅藻土3.5份、改性海泡石3.5份、有机纤维3.5份、橡胶微粒3份、水玻璃2份和纤维素类增稠剂2份。
3.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,所述预糊化淀粉为预糊化变性淀粉,所述预糊化变性淀粉由原淀粉经过预糊化工艺生产,再经变性处理得到,所述原淀粉为玉米淀粉或者木薯淀粉,所述变性处理为氧化变性或者交联变性。
4.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,所述改性粘土的制备方法为:将粘土放入浓度为5~10%的硫酸溶液中,混合搅拌并调节浆液pH值为3~5,保持80~90℃水浴加热30~40min,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在300~400℃煅烧3~5h,粉碎,过100~120目筛,放入10~15倍重量份的浓度为1.5~3mol/L四氯化钛水溶液混合均匀,然后加入分散剂,在50~60℃条件下超声分散3~5h,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,烘干,在80~90℃煅烧3~4h,冷却至室温得到改性粘土。
5.根据权利要求1所述的陶瓷内墙砖,其特征在于,所述废玻璃粉为钠钙硅玻璃、石英玻璃、高桂氧玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的任一种。
6.根据权利要求1所述的陶瓷内墙砖,其特征在于,所述工业固体废弃物为铁矿渣、钢渣、工矿烟道灰和采矿废石中的任一种。
7.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,所述发泡剂为碳化硅、氮化硅、氮化硼中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,所述改性海泡石的制备方法为:将海泡石置于300~500℃窑炉中焙烧1~4h,粉碎研磨成100~180目粉末,研细后即得改性海泡石。
9.根据权利要求1所述的高强度陶瓷砖,其特征在于,所述有机纤维为木纤维浆、草纤维浆、混合植物纤维浆和废纸浆中的任一种,所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的高强度陶瓷砖的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、制备秸秆包覆颗粒
首先,按照配比称取硅藻土、改性凹凸棒土、有机纤维、橡胶微粒、水玻璃和纤维素类增稠剂;
其次,将硅藻土、改性凹凸棒土和纤维素类增稠剂混合,加入高速混合机中,在110~120℃下以500~800r/min的速度搅拌混合20~30min,再加入水玻璃继续搅拌10~15min后,然后加入有机纤维和橡胶微粒,继续以800~900r/min的速度共混15~20min,烘干后送入造粒机中造粒,粒径控制在2~4mm,即得秸秆包覆颗粒,备用;
(2)、物料混合和成型
按照配比称取剩余原料,并加入步骤(1)得到的秸秆包覆颗粒,混合充分后得到混合物料,在30~80MPa条件下采用注浆成型或者注模成型方式成型,再自然干燥12~24h,干燥后的成型品于700~800℃下烧结2~4h,得到所述高强度陶瓷砖。
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