CN108585503A - 一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用，以矿物原料为主的普通陶瓷透明釉在1100‑1300℃下保温20‑30分钟下微波连续化合成，融熔后直接倒入水中进行淬冷，然后将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过400目筛后得到熔块粉，再与过150～200目筛后的掺铝氧化锌导电粉体按20‑30％的质量比进行称量混合，加入60％的去离子水球磨混合均匀，同时加入羧甲基纤维素钠调节釉料的性能，从而制成釉浆，将制得的浆料陈腐后，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结。本发明得到的陶瓷釉釉面光滑平整，无气泡，呈透明状，且有化学稳定好，无毒环保、价格低廉等优点。

Description

一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及陶瓷领域，特别涉及一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用。
背景技术
从微观结构来看，要使釉面导电，则在釉玻璃相中必须存在导电颗粒，但如果导电颗粒之间彼此分散，则无法形成导电通路，釉面就不导电，因此关键的一点在于使导电颗粒彼此相连。要使导电颗粒相连首先得使釉中的玻璃相融熔，以使融熔的玻璃相熔解一部分导电颗粒，从而形成可流动的导电熔体层。在高温下，导电熔体层随液态釉玻璃相向四周扩散和渗透，从而将周围孤立的导电颗粒连接起来，形成导电脉络，当连续不间断的导电脉络在三维方向上均连通时，釉面就具有电性能，从而起到防静电的功效。
防静电釉通常是通过在普通釉料中加入一定量的导电性金属系、碳系和金属氧化物系或化合物，然后经烧结制得的。金属氧化物导电粉主要有Fe2O3、TiO2、SnO2、ZnO等。在防静电釉料生产中，由于Fe2O3、TiO2性能不稳定颜色深而没有大量推广，而SnO2属于稀缺资源，应用受到限制。氧化锌导电粉作为导电填料具有独特的优势。防静电釉主要由玻璃相、导电熔体层和导电颗粒组成，导电熔体层通过渗透和扩散将导电颗粒连接起来相贯于玻璃基质之间，从而构成连续的导电网络。
透明釉含有硅氧玻璃网络体和硼氧网络体两种。釉中含有硼时网络较为紧密，自由电子较难通过网络，玻璃釉的电阻增大。同时，氧化锌与氧化硼在500℃左右就开始反应生成低熔点ZnB2O4(硼酸锌)，这种硼酸盐在熔化过程中起促进剂的作用。因此氧化锌在含硼成分的釉料中具有强烈的助熔作用，所以本发明选择不含硼酸盐的釉料作为基础釉料。同时考虑到氧化锌在釉料成分中的熔解，本发明用来制备防静电釉的AZO导电粉过150～200目筛，另外，氧化锌从750℃开始与玻璃相中的无定形SiO2反应生成硅锌矿，而当二氧化硅以石英的形态存在时，反应的起始温度在1000～1100℃之间，因此为避免硅酸锌晶相的大量生成，本发明的釉料成分以矿物原料为主。而微波固相法是一种新兴的合成方式，具有合成速度快、温度低、节能环保的优点，微波连续化后提高了产量。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型防静电陶瓷釉及其制备方法和应用。
本发明采用以下技术方案：
一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将市售普通陶瓷透明釉在1100-1300℃保温20-30分钟下微波连续化合成，熔融后直接倒入水中进行淬冷，得到熔块；
(2)将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过300-500目筛后得到熔块粉；
(3)与掺铝氧化锌导电粉混合，将混合后的粉体加入去离子水球磨混合均匀；
(4)加入羧甲基纤维素钠，制得新型防静电陶瓷釉。
优选地，所述的微波连续化合成，功率在3.0-5.0kW。
优选地，所述掺铝氧化锌导电粉是由如下制备方法制备的物质：
(1)将ZnO和Al2O3粉体放入球磨罐中，再按粉体、磨球与乙醇的重量比例为1:(1.6-2):(0.5-1)加入磨球和乙醇溶液进行分散，在球磨机上进行球磨混合，球磨时间为10-15h；
(2)混合均匀后放入干燥箱中，在100℃下进行干燥；
(3)将干燥后的混合粉末装入氧化铝坩埚内，将坩埚放在微波连续化合成炉中进行合成，合成条件为1200-1300℃，保温0.5-1h，得到导电粉；
(4)将微波合成的导电粉放入球磨罐中，按导电粉、磨球的重量比例为1:(1.6-2)在球磨机中进行研磨，球磨时间为1-3小时，过150～200目筛后，得到掺铝氧化锌导电粉。
进一步优选地，所述的粉体中，Al2O3粉体含量为1.25-2.50wt％。
优选地，所述掺铝氧化锌导电粉的用量为所述粉体总量的20-30％。
优选地，所述市售普通陶瓷透明釉的合成原料不含硼酸盐。
一种新型防静电陶瓷釉，是根据上述任一项的制备方法制得。
一种新型防静电陶瓷釉的应用，用于制备防静电陶瓷砖。
优选地，具体包括如下步骤：
(1)将新型防静电陶瓷釉浆料陈腐6-12小时，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。
(2)将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结。
进一步优选地，步骤(2)中采用微波连续化烧结工艺的烧结温度在1050-1150℃并保温0.1-0.25h；功率在3.0-5.0kW。
本发明采用的是市场上销售的普通的透明釉，采用的是矿物原料，为防止ZnO导电粉与矿物原料中的硼酸盐反应生成低熔点ZnB2O4(硼酸锌，不利于导电)，所以本发明以不含硼酸盐的釉料作为优选基础釉料。
羧甲基纤维素钠起到调节釉料性能的作用，釉浆和不同成分的陶瓷生坯表面润湿情况不同，釉浆在不同成分的陶瓷生坯表面的流变性能也不同，在高温下膨胀收缩的情况也不一样，会导致釉料形成花纹甚至开裂，所以，实际应用时要根据陶瓷生坯的情况适量加入羧甲基纤维素钠来调整釉料的性能。
根据矿物原料主要成分的不同(SiO2含量在50-60％)和平均粒径(纳米、亚微米、微米)，适当调节微波的功率(2-5kW连续可调)来控制加热速率，以便根据实际情况更好地实施普通陶瓷透明釉熔块的微波连续化合成。
本发明的有益效果：本发明得到的陶瓷釉釉面光滑平整，无气泡，呈透明状，且有化学稳定好，无毒环保、价格低廉等优点，防静电釉面电阻为30-180MΩ。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。实施例中使用的普通陶瓷透明釉，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、BaO。
实施例1：
掺铝氧化锌导电粉的制备：
(1)将ZnO和Al2O3粉体放入球磨罐中，其中Al2O3粉体为粉体总量的2.5％，再按粉体、磨球与乙醇的重量比例为1:1.6:1加入磨球和乙醇溶液进行分散，在球磨机上进行球磨混合，球磨时间为12h；
(2)混合均匀后放入干燥箱中，在100℃下进行干燥；
(3)将干燥后的混合粉末装入氧化铝坩埚内，将坩埚放在微波连续化合成炉中进行合成，微波功率一般选择5kW，合成条件为1250℃，保温1h，得到导电粉；
(4)将微波合成的导电粉放入球磨罐中，按导电粉、磨球的重量比例为1:2在球磨机中进行研磨，球磨时间为3小时，过180目筛后，得到掺铝氧化锌导电粉，导电粉体电阻率为9.8kΩ·cm。
新型防静电陶瓷釉的制备：
(1)将市售普通陶瓷透明釉在1100℃保温30分钟下微波连续化合成，功率在3.0kW，熔融后直接倒入水中进行淬冷，得到熔块；
(2)将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过500目筛后得到熔块粉；
(3)与掺铝氧化锌导电粉混合，掺铝氧化锌导电粉的用量为所述粉体总量的20％，将混合后的粉体加入60％的去离子水球磨混合均匀；
(4)加入羧甲基纤维素钠，制得新型防静电陶瓷釉。
实施例2：
掺铝氧化锌导电粉的制备：
(1)将ZnO和Al2O3粉体放入球磨罐中，其中Al2O3粉体为粉体总量的1.25％，再按粉体、磨球与乙醇的重量比例为1:2:0.5加入磨球和乙醇溶液进行分散，在球磨机上进行球磨混合，球磨时间为15h；
(2)混合均匀后放入干燥箱中，在100℃下进行干燥；
(3)将干燥后的混合粉末装入氧化铝坩埚内，将坩埚放在微波连续化合成炉中进行合成，微波功率一般选择3kW，合成条件为1300℃，保温0.5h，得到导电粉；
(4)将微波合成的导电粉放入球磨罐中，按导电粉、磨球的重量比例为1:1.8在球磨机中进行研磨，球磨时间为2小时，过200目筛后，得到掺铝氧化锌导电粉，导电粉体电阻率为5.8kΩ·cm。
新型防静电陶瓷釉的制备：
(1)将市售普通陶瓷透明釉在1300℃保温20分钟下微波连续化合成，功率在5.0kW，熔融后直接倒入水中进行淬冷，得到熔块；
(2)将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过300目筛后得到熔块粉；
(3)与掺铝氧化锌导电粉混合，掺铝氧化锌导电粉的用量为所述粉体总量的30％，将混合后的粉体加入体系60％的去离子水球磨混合均匀；
(4)加入羧甲基纤维素钠，制得新型防静电陶瓷釉。
实施例3：
掺铝氧化锌导电粉的制备：
(1)将ZnO和Al2O3粉体放入球磨罐中，其中Al2O3粉体为粉体总量的2.0％，再按粉体、磨球与乙醇的重量比例为1:1.8:0.8加入磨球和乙醇溶液进行分散，在球磨机上进行球磨混合，球磨时间为10h；
(2)混合均匀后放入干燥箱中，在100℃下进行干燥；
(3)将干燥后的混合粉末装入氧化铝坩埚内，将坩埚放在微波连续化合成炉中进行合成，微波功率一般选择1kW，合成条件为1200℃，保温0.8h，得到导电粉；
(4)将微波合成的导电粉放入球磨罐中，按导电粉、磨球的重量比例为1:1.6在球磨机中进行研磨，球磨时间为1小时，过150目筛后，得到掺铝氧化锌导电粉，导电粉体电阻率为3.0kΩ·cm。
新型防静电陶瓷釉的制备：
(1)将市售普通陶瓷透明釉在1200℃保温25分钟下微波连续化合成，功率在4.0kW，熔融后直接倒入水中进行淬冷，得到熔块；
(2)将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过400目筛后得到熔块粉；
(3)与掺铝氧化锌导电粉混合，掺铝氧化锌导电粉的用量为所述粉体总量的26％，将混合后的粉体加入体系60％的去离子水球磨混合均匀；
(4)加入羧甲基纤维素钠，制得新型防静电陶瓷釉。
实施例4：
实施例1制备的新型防静电陶瓷釉的应用：
(1)将实施例1制备的新型防静电陶瓷浆料陈腐6小时，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。
(2)将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结，烧结温度在1050℃并保温0.1h；功率在4.0kW。
得到的防静电釉面电阻为180MΩ。
实施例5：
实施例1制备的新型防静电陶瓷釉的应用：
(1)将实施例1制备的新型防静电陶瓷浆料陈腐10小时，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。
(2)将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结，烧结温度在1150℃并保温0.15h；功率在3.0kW。
得到的防静电釉面电阻为90MΩ。
实施例6：
实施例1制备的新型防静电陶瓷釉的应用：
(1)将实施例1制备的新型防静电陶瓷浆料陈腐12小时，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。
(2)将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结，烧结温度在1100℃并保温0.25h；功率在5.0kW。
得到的防静电釉面电阻为30MΩ。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将市售普通陶瓷透明釉在1100-1300℃保温20-30分钟下微波连续化合成，熔融后直接倒入水中进行淬冷，得到熔块；
(2)将制得的熔块放在球磨罐中进行研磨，过300-500目筛后得到熔块粉；
(3)与掺铝氧化锌导电粉混合，将混合后的粉体加入去离子水球磨混合均匀；
(4)加入羧甲基纤维素钠，制得新型防静电陶瓷釉。
2.根据权利要求1所述的一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，所述的微波连续化合成，功率在3.0-5.0kW。
3.根据权利要求1所述的一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，所述掺铝氧化锌导电粉是由如下制备方法制备的物质：
(1)将ZnO和Al2O3粉体放入球磨罐中，再按粉体、磨球与乙醇的重量比例为1:(1.6-2):(0.5-1)加入磨球和乙醇溶液进行分散，在球磨机上进行球磨混合，球磨时间为10-15h；
(2)混合均匀后放入干燥箱中，在100℃下进行干燥；
(3)将干燥后的混合粉末装入氧化铝坩埚内，将坩埚放在微波连续化合成炉中进行合成，合成条件为1200-1300℃，保温0.5-1h，得到导电粉；
(4)将微波合成的导电粉放入球磨罐中，按导电粉、磨球的重量比例为1:(1.6-2)在球磨机中进行研磨，球磨时间为1-3小时，过150～200目筛后，得到掺铝氧化锌导电粉。
4.根据权利要求3所述的一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，所述的粉体中，Al2O3粉体含量为1.25-2.50wt％。
5.根据权利要求1所述的一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，所述掺铝氧化锌导电粉的用量为所述粉体总量的20-30％。
6.根据权利要求1所述的一种新型防静电陶瓷釉的制备方法，其特征在于，所述市售普通陶瓷透明釉的合成原料不含硼酸盐。
7.一种新型防静电陶瓷釉，其特征在于，新型防静电陶瓷釉是根据权利要求1-4任一项的制备方法制得。
8.一种新型防静电陶瓷釉的应用，其特征在于，用于制备防静电陶瓷砖。
9.根据权利要求8所述的一种新型防静电陶瓷釉的应用，其特征在于，具体应用方法如下：
(1)将新型防静电陶瓷釉浆料陈腐6-12小时，采用浸釉法施于干燥的陶瓷素坯上，浸釉时间为3秒。
(2)将施完釉的陶瓷坯体放在干燥箱中干燥，之后采用微波连续化烧结工艺进行烧结。
10.根据权利要求9所述的一种新型防静电陶瓷釉的应用，其特征在于，步骤(2)中采用微波连续化烧结工艺的烧结温度在1050-1150℃并保温0.1-0.25h；功率在3.0-5.0kW。
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