CN110483014A - 低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法。本发明通过对陶瓷坯料的配方进行优化，使制得的陶瓷坯体收缩率较小、密度均匀；在此基础上，本发明进一步提供了一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，1）按照上述技术方案所述的陶瓷坯料配方将原料混合，得到干压粉料；2)、将所述干压粉料干压成型，得到生坯；3)、将所述生坯进行预烧结，得到粗坯；3)、将所述粗坯进行二次低温烧结，得到陶瓷坯体。制备得到的陶瓷坯体收缩率5%，吸水率2%，体积密度2.9，满足日用陶瓷的需求。

Description

低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法。
背景技术
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。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成型、煅烧而制成的各种制品。陶瓷制品应用的领域十分广泛，但不同领域应用的陶瓷制品的特性要求也有所不同。目前日用陶瓷的的需求量逐年攀升，随着生活水平的提高，人们对高性能的日用陶瓷制品的需求也越来越高，高性能的陶瓷制品就需要陶瓷坯体的收缩率较小、密度均匀，但目前生产的陶瓷坯体烧结后收缩率大约为16％左右，且陶瓷坯体的密度分布不均。且现有的陶瓷坯体的原料组分过多，成分复杂，因此在烧制过程中，需要很高的烧制温度才能达到工艺要求，能耗高，成本也高，且烧制的陶瓷制品性能仍有待提升。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术生产陶瓷坯体烧结后收缩率高，密度分布不均以及烧结温度过高，能耗高的缺点，提供一种低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法。
实现本发明的技术方案是：
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)10～15％，石灰石(含钙)5～10％，白云石10～15％，滑石5～10％，叶腊石5～10％，粘土10～15％，膨润土1～5％，高岭土35～40％。
进一步地，本发明所述的低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石13％，滑石8％，叶腊石10％，粘土12％，膨润土3％，高岭土39％。
本发明还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体，是由上述低温烧成环保坯料配方制成。
进一步地，本发明所述的陶瓷坯体还包括氧化锆和氧化铝，二者质量比为1:1，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％。
进一步地，本发明所述的陶瓷坯体还包括助烧剂氧化钛、粘合剂聚乙二醇、硅烷偶联剂四甲氧基硅烷，其中氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％。
本发明通过对陶瓷坯料的配方进行优化，采用高岭土作为主要原料，添加瓷石、石灰石、白云石、滑石、叶腊石、粘土、膨润土基质，高岭土具有可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能，膨润土在制作泥料过程中遇水体积会发生膨胀，从而相对增加泥料的体积，减少原料的比重，为烧成轻质陶瓷奠定基础，粘土本身具备优良的粘性，为陶瓷的一次烧成奠定基础；白云石可作为致孔剂，提高陶瓷的气孔率、扩大比表面积；叶蜡石的膨胀系数较小，具有良好的热稳定性和很小的湿膨胀性；
此外，在陶瓷坯体的制作工艺过程中添加氧化锆和氧化铝；氧化锆材料本身具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能，而氧化铝本身也具备机械强度高、硬度大、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良的性能。氧化锆和氧化铝均可用在陶瓷领域，但是其简单的复合组成并不能得到性能良好的陶瓷材料。
本发明在氧化锆和氧化铝性能的基础上，复合添加助烧剂氧化钛、粘合剂聚乙二醇、硅烷偶联剂，将上述材料与氧化锆和氧化铝复合制备得到的陶瓷坯体吸水率2％，体积密度2.9％，性能优良。
本发明还提供上述低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)10～15％，石灰石(含钙)5～10％，白云石10～15％，滑石5～10％，叶腊石5～10％，粘土10～15％，膨润土1～5％，高岭土35～40％，将上述坯料倒入球磨机中球磨12～24小时，过200-300目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过100-200目筛，得到物料B；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨10-12h，转速50-1000r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨10-15h，得到混合粉料；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯，然后将其于800～900℃进行进行预烧4-5h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1000-1100℃进行高温烧结10-12h，得到陶瓷坯体。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
本发明通过对陶瓷坯料的配方进行优化，使制得的陶瓷坯体收缩率较小、密度均匀；在此基础上，本发明进一步提供了一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，1)按照上述技术方案所述的陶瓷坯料配方将原料混合，得到干压粉料；2)、将所述干压粉料干压成型，得到生坯；3)、将所述生坯进行预烧结，得到粗坯；3)、将所述粗坯进行二次低温烧结，得到陶瓷坯体。制备得到的陶瓷坯体收缩率5％，吸水率2％，体积密度2.9，满足日用陶瓷的需求。
具体实施方式
为了使本公开的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本公开的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但是本公开还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下做类似推广，因此本公开不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)15％，石灰石(含钙)5％，白云石10％，滑石10％，叶腊石8％，粘土15％，膨润土2％，高岭土35％。
本实施例还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)15％，石灰石(含钙)5％，白云石10％，滑石10％，叶腊石8％，粘土15％，膨润土2％，高岭土35％，将上述坯料倒入球磨机中球磨12小时，过200目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过200目筛，得到物料B；其中，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨10h，转速1000r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨10h，得到混合粉料；其中，氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯(可制成外径10cm，内径8cm，高8cm的圆柱体)，然后将其于800℃进行进行预烧4h，得到粗坯；
步骤5，将粗坯于1000℃进行高温烧结10h，得到陶瓷坯体。
高温烧结后制备得的陶瓷坯体经测量外径8.9cm，内径7.5cm，高7.2cm，收缩率11.5％。
实施例2
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)15％，石灰石(含钙)5％，白云石12％，滑石8％，叶腊石8％，粘土15％，膨润土1％，高岭土36％。
本实施例还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)15％，石灰石(含钙)5％，白云石12％，滑石8％，叶腊石8％，粘土15％，膨润土1％，高岭土36％，将上述坯料倒入球磨机中球磨12～24小时，过200目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过100目筛，得到物料B；其中，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨12h，转速500r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨15h，得到混合粉料；其中，氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯(可制成外径10cm，内径8cm，高8cm的圆柱体)，然后将其于900℃进行进行预烧4-5h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1000℃进行高温烧结10h，得到陶瓷坯体。
高温烧结后制备得的陶瓷坯体经测量外径8.8cm，内径7.4cm，高7.2cm，收缩率12.2％。
实施例3
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石15％，滑石9％，叶腊石10％，粘土11％，膨润土5％，高岭土35％。
本实施例还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石15％，滑石9％，叶腊石10％，粘土11％，膨润土5％，高岭土35％，将上述坯料倒入球磨机中球磨24小时，过300目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过200目筛，得到物料B；其中，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨11h，转速500r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨15h，得到混合粉料；其中，氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯(可制成外径10cm，内径8cm，高8cm的圆柱体)，然后将其于850℃进行进行预烧5h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1100℃进行高温烧结10h，得到陶瓷坯体。
高温烧结后制备得的陶瓷坯体经测量外径9.2cm，内径7.6cm，高7.4cm，收缩率8.3％。
实施例4
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石14％，滑石10％，叶腊石10％，粘土10％，膨润土1％，高岭土40％。
本实施例还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石14％，滑石10％，叶腊石10％，粘土10％，膨润土1％，高岭土40％，将上述坯料倒入球磨机中球磨20小时，过300目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过200目筛，得到物料B；其中，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨12h，转速800r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨15h，得到混合粉料；其中，氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯(可制成外径10cm，内径8cm，高8cm的圆柱体)，然后将其于850℃进行进行预烧4h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1000℃进行高温烧结10h，得到陶瓷坯体。
高温烧结后制备得的陶瓷坯体经测量外径9.3cm，内径7.6cm，高7.5cm，收缩率7.5％。
实施例5
一种低温烧成环保坯料，包括按照重量百分比计的以下组分：瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石13％，滑石8％，叶腊石10％，粘土12％，膨润土3％，高岭土39％。
本实施例还提供一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石(低温石)10％，石灰石(含钙)5％，白云石13％，滑石8％，叶腊石10％，粘土12％，膨润土3％，高岭土39％，将上述坯料倒入球磨机中球磨24小时，过300目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过200目筛，得到物料B；其中，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨10h，转速1000r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨15h，得到混合粉料；其中，氧化钛的加入量为原坯料总质量的1～5％，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20～35％，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10～15％；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯(可制成外径10cm，内径8cm，高8cm的圆柱体)，然后将其于900℃进行进行预烧5h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1080℃进行高温烧结10h，得到陶瓷坯体。
高温烧结后制备得的陶瓷坯体经测量外径9.5cm，内径7.6cm，高7.8cm，收缩率5％。
性能测试：
此外，本发明进一步将实施例1～5制备的陶瓷坯体进行吸水率、体积密度测试，具体方法如下：
步骤1，刷净试样表面灰尘，编号，放入电热烘箱中，于1100℃下烘干至恒重，并于干燥器中自然冷却至室温。称量试样质量，精确至0.01g。
步骤2，把试样放入容器内，并置于抽真空装置中，在相对真空度不低于97％条件下，抽真空5min，停止抽气，将容器取出，在空气中静置30min，使试样充分饱和。
步骤3，在实际称量前，将安装好并浸入水中的吊篮挂在天平上，使天平处于平衡位置。称量时，将饱和试样迅速移至带溢流管容器室温浸液中，当浸液完全淹没试样后，将试样放在吊篮中挂在天平的挂钩上称量，得饱和试样的表观质量，精确至0.01g。吊篮在水中的深度与放样称量时相同。
表观质量指饱和试样的质量减去被排除的液体的质量，即相当于饱和试样悬挂在液体中的质量。
步骤4，从浸液中取出试样，用饱和了液体的毛巾，小心地擦去试样表面多余的液滴(但不能把气孔中的液体吸出)迅速称量饱和试样在空气中的质量，精确至0.01g。每个样品的整个擦水和称量操作应在1min内完成。
步骤5，测定在实验温度下所用的浸渍液体的密度，可采用液体静力称量法或液体比重计法，精确至0.001g。
按照标准QB/T 1642-2012中的计算公式计算得到陶瓷坯体的吸水率、体积密度，如下表所示：
表1测试结果

Claims (6)

1.一种低温烧成环保坯料，其特征在于：包括按照重量百分比计的以下组分：
瓷石10~15%，石灰石5~10%，白云石 10~15%，滑石 5~10%，叶腊石5~10%，粘土 10~15%，膨润土 1~5%，高岭土 35~40%。
2.根据权利要求1所述的低温烧成环保坯料，其特征在于：包括按照重量百分比计的以下组分：
瓷石10%，石灰石5%，白云石 13%，滑石 8%，叶腊石10%，粘土 12%，膨润土 3%，高岭土39%。
3.一种低温烧成环保陶瓷坯体，由权利要求1或2任一项所述的低温烧成环保坯料配方制成。
4.根据权利要求3所述的低温烧成环保陶瓷坯体，其特征在于：所述陶瓷坯体还包括氧化锆和氧化铝，二者质量比为1:1，氧化锆和氧化铝的加入量为原坯料总质量的10~15%。
5.根据权利要求4所述的低温烧成环保陶瓷坯体，其特征在于：所述陶瓷坯体还包括助烧剂氧化钛、粘合剂聚乙二醇、硅烷偶联剂四甲氧基硅烷，其中氧化钛的加入量为原坯料总质量的1~5%，乙二醇的加入量为原坯料总质量的20~35%，四甲氧基硅烷的加入量为原坯料总质量的10~15%。
6.一种权利要求5所述的低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，按以下重量百分比计，瓷石10~15%，石灰石5~10%，白云石 10~15%，滑石 5~10%，叶腊石5~10%，粘土 10~15%，膨润土 1~5%，高岭土 35~40%，将上述坯料倒入球磨机中球磨12~24小时，过200-300目筛，得到物料A；
步骤2，将质量比为1:1的氧化锆和氧化铝硅混合均匀后，粉碎，过100-200目筛，得到物料B；
步骤3，将物料A送入球磨机中球磨10-12h，转速50-1000r/min，然后加入物料B、氧化钛、聚乙二醇、四甲氧基硅烷，继续球磨10-15h，得到混合粉料；
步骤4，将步骤3中的混合粉料放置入模具中压制成型得到生坯，然后将其于800~900℃进行进行预烧4-5h，得到粗坯，
步骤5，将粗坯于1000-1100℃进行高温烧结10-12h，得到陶瓷坯体。
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