CN116496073B - 一种用于杯耳挤压成型坯体泥料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，属于陶瓷坯泥技术领域，按质量份计包括高岭土25‑35份、石英17‑18份、膨润土15‑20份、硅酸铝10‑15份、镀膜短碳纤维3‑5份、氧化铁0.3‑1.2份、氧化镁1‑3份、氧化钇0.5‑2份、氧化铝0.3‑1.5份、氧化钡0.1‑1.5份；原料混合均匀后喷雾干燥，其中镀膜短碳纤维有助于增加杯耳强度；二甲苯为强极性溶剂，有助于预混料中颗粒和油酸分散均匀，使得油酸均匀地吸附在颗粒的表面，降低颗粒之间的摩擦系数，避免团聚现象的发生并且有助于增加原料的流动性，便于坯体泥料挤压成型，防止气泡和裂纹产生，有利于保证陶瓷器具的良品率。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷坯泥技术领域，具体涉及一种用于杯耳挤压成型坯体泥料。
背景技术
陶瓷是陶器和瓷器的总称，常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了使用于食器、装饰上外，陶瓷在科学、技术的发展中亦扮演着重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具有韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可几乎完全不吸水且耐高温耐腐蚀。
用于装饰的陶瓷器具一般具有丰富的造型，表面上釉后呈现出黄、绿、黑、蓝等色。带有杯耳的器具为了批量化生产，一般需要将杯耳的坯体泥料成批挤压成型，坯体泥料是由不同种类的原料制备而成的，它的组分含量及颗粒度应符合规定的比例和要求，否则就不能成型，或不能烧成所规定的器物。坯泥不仅要原料配合适当，而且还要求充分混合、搅拌及湿化均匀，混合不充分或湿化不均匀的坯泥，不仅成型的能力低，而且会造成坯体结构不匀的现象，容易出现裂纹。
坯泥的制备分三种，分别是用于塑性法成型坯泥的制备、用于注浆法成型的泥浆的制备和用于干压法成型的坯泥的制备，注浆成型是将陶瓷颗粒与溶剂组成的料浆注入具有吸收性的多孔模具如石膏模中，利用多孔模具的毛细管力将料浆中的溶剂吸收，使浆料在模具中慢慢固化而成型；注浆成型工艺在陶瓷生产中得到了广泛的应用；而干压法具有工艺简单，操作方便，便于自动化生产等优点，但是坯泥更容易出现致密度不均匀等问题，容易产生裂纹，导致成型的杯耳坯体良品率不高，与陶瓷器具拼接烧制后容易扩大瑕疵，不利于陶瓷器具的生产，因此提出一种用于杯耳挤压成型坯体泥料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，按质量份计，包括如下原料：
高岭土25-35份、石英17-18份、膨润土15-20份、硅酸铝10-15份、镀膜短碳纤维3-5份、氧化铁0.3-1.2份、氧化镁1-3份、氧化钇0.5-2份、氧化铝0.3-1.5份、氧化钡0.1-1.5份。
进一步地，镀膜短碳纤维通过如下步骤制备：
步骤S1：将碳纤维长丝置于真空烧结炉中，在400-450℃的条件下保温5-10min，将碳纤维进行除胶处理，将除胶后的碳纤维浸入混酸液中，在20-30℃的条件下浸渍40-60min，得到预处理碳纤维；
步骤S2：将预处理碳纤维浸入电镀槽中，以预处理碳纤维作为阴极，以镍片作为阳极，通入电镀液后，在0.4-0.6A/dm2的电流密度下电镀5-8min，使预处理碳纤维表面附着一层镍金属膜，得到镀膜碳纤维；将镀膜碳纤维粉碎成长度为0.5-1mm的镀膜短碳纤维。
进一步地，混酸液的制备方法为：将摩尔浓度为8mol/L的硝酸溶液和摩尔浓度为18mol/L的硫酸溶液按照7：3的体积比混合，得到混酸液。
进一步地，电镀液包括去离子水、硫酸镍、氯化镍、十二烷基硫酸钠和硼酸，去离子水、硫酸镍、氯化镍、十二烷基硫酸钠和硼酸的用量比为1L：220-230g：40-45g：0.2-0.5g：40-45g。
该用于杯耳挤压成型坯体泥料通过如下步骤制备：
步骤一：将石英、硅酸铝、氧化铁、氧化钇、氧化铝和氧化钡按比例搅拌混合，得到混合粉体，然后将混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球按照1：2：0.1-0.2：2的质量比加入球磨罐中，乳酸作为分散剂，在280-300r/min的条件下球磨2-4h，过滤出料，得到预混料；
步骤二：将预混料、二甲苯和润滑剂在100-105℃的条件下搅拌1-2h，然后在1800-2000r/min的条件下离心，将沉淀在80℃的条件下真空干燥，得到改性预混料；
步骤三：将高岭土、膨润土加入球磨机中，等质量加入去离子水后球磨混合2-4h，过120目筛，出料，得到泥浆；将泥浆、镀膜短碳纤维和改性预混料在300-500r/min的条件下剪切混合30-60min，剪切过程中加水调节固含量至40-50％，得到浆料；将浆料用高速离心雾化器喷雾干燥，得到用于杯耳挤压成型坯体泥料。
进一步地，预混料、二甲苯和润滑剂的用量比为100g：100-120mL：10-13mL。
进一步地，润滑剂为油酸。
本发明的有益效果：
用于杯耳挤压成型坯体泥料为喷雾干燥的颗粒，原料混合均匀，便于杯耳挤压成型，烧制后无裂纹产生，有利于保证陶瓷器具的良品率。高岭土为主要原料，白度高、粘性大，有利于杯耳坯体定型，硅酸铝调节坯体泥料的组成；石英有助于降低收缩率，膨润土有助于增加坯体泥料的可塑性；镀膜短碳纤维表面镀有金属镍膜，有利于增加其相容性，与其余原料混匀度更高，并且有利于遮盖碳纤维的颜色，有助于保持杯耳的白度；镀膜短碳纤维无需通过球磨混合即可与其余原料混匀，避免因镀膜短碳纤维的长度太短而减弱杯耳强度；氧化铁有助于加速烧制定型；氧化钇和氧化镁起到助熔作用，有助于烧制后的坯体更加致密，氧化铝和氧化钡有助于增加杯耳的耐磨性；二甲苯为强极性溶剂，有助于预混料中颗粒和油酸分散均匀，使得油酸均匀地吸附在颗粒的表面，降低颗粒之间的摩擦系数，避免团聚现象的发生并且有助于增加原料的流动性，便于坯体泥料挤压成型，防止气泡和裂纹产生。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供镀膜短碳纤维，包括如下实施步骤：
步骤S1：将摩尔浓度为8mol/L的硝酸溶液和摩尔浓度为18mol/L的硫酸溶液按照7：3的体积比混合，得到混酸液；将碳纤维长丝置于真空烧结炉中，在400℃的条件下保温5min，将碳纤维进行除胶处理，将除胶后的碳纤维浸入混酸液中，在20℃的条件下浸渍40min，得到预处理碳纤维；
步骤S2：将1000L去离子水、220kg硫酸镍、40kg氯化镍、0.2kg十二烷基硫酸钠和40kg硼酸搅拌混合得到电镀液；将预处理碳纤维浸入电镀槽中，以预处理碳纤维作为阴极，以镍片作为阳极，通入电镀液后，在0.4A/dm2的电流密度下电镀5min，使预处理碳纤维表面附着一层镍金属膜，得到镀膜碳纤维；将镀膜碳纤维粉碎成长度为0.5-1mm的镀膜短碳纤维。
实施例2
本实施例提供镀膜短碳纤维，包括如下实施步骤：
步骤S1：将摩尔浓度为8mol/L的硝酸溶液和摩尔浓度为18mol/L的硫酸溶液按照7：3的体积比混合，得到混酸液；将碳纤维长丝置于真空烧结炉中，在420℃的条件下保温8min，将碳纤维进行除胶处理，将除胶后的碳纤维浸入混酸液中，在25℃的条件下浸渍50min，得到预处理碳纤维；
步骤S2：将1000L去离子水、225kg硫酸镍、42kg氯化镍、0.3kg十二烷基硫酸钠和42kg硼酸搅拌混合得到电镀液；将预处理碳纤维浸入电镀槽中，以预处理碳纤维作为阴极，以镍片作为阳极，通入电镀液后，在0.5A/dm2的电流密度下电镀6min，使预处理碳纤维表面附着一层镍金属膜，得到镀膜碳纤维；将镀膜碳纤维粉碎成长度为0.5-1mm的镀膜短碳纤维。
实施例3
本实施例提供镀膜短碳纤维，包括如下实施步骤：
步骤S1：将摩尔浓度为8mol/L的硝酸溶液和摩尔浓度为18mol/L的硫酸溶液按照7：3的体积比混合，得到混酸液；将碳纤维长丝置于真空烧结炉中，在450℃的条件下保温10min，将碳纤维进行除胶处理，将除胶后的碳纤维浸入混酸液中，在30℃的条件下浸渍60min，得到预处理碳纤维；
步骤S2：将1000L去离子水、230kg硫酸镍、45kg氯化镍、0.5kg十二烷基硫酸钠和45kg硼酸搅拌混合得到电镀液；将预处理碳纤维浸入电镀槽中，以预处理碳纤维作为阴极，以镍片作为阳极，通入电镀液后，在0.6A/dm2的电流密度下电镀8min，使预处理碳纤维表面附着一层镍金属膜，得到镀膜碳纤维；将镀膜碳纤维粉碎成长度为0.5-1mm的镀膜短碳纤维。
实施例4
本实施例提供一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，包括如下实施步骤：
步骤一：将170kg石英、100kg硅酸铝、3kg氧化铁、5kg氧化钇、3kg氧化铝和1kg氧化钡搅拌混合，得到混合粉体，然后将混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球按照1：2：0.1：2的质量比加入球磨罐中，乳酸作为分散剂，在280r/min的条件下球磨2h，过滤出料，得到预混料；
步骤二：将步骤一中预混料、874L二甲苯和87.4L油酸在100℃的条件下搅拌1h，然后在1800r/min的条件下离心，将沉淀在80℃的条件下真空干燥，得到改性预混料；
步骤三：将250kg高岭土、150kg膨润土加入球磨机中，然后加入400kg去离子水后球磨混合2h，过120目筛，出料，得到泥浆；将泥浆、30kg实施例1中镀膜短碳纤维和步骤二中改性预混料在300r/min的条件下剪切混合30min，剪切过程中加水调节固含量至40％，得到浆料；将浆料用高速离心雾化器喷雾干燥，得到用于杯耳挤压成型坯体泥料。
实施例5
本实施例提供一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，包括如下实施步骤：
步骤一：将170kg石英、120kg硅酸铝、8kg氧化铁、12kg氧化钇、8kg氧化铝和6kg氧化钡搅拌混合，得到混合粉体，然后将混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球按照1：2：0.15：2的质量比加入球磨罐中，乳酸作为分散剂，在290r/min的条件下球磨3h，过滤出料，得到预混料；
步骤二：将步骤一中预混料、1020L二甲苯和102L油酸在12℃的条件下搅拌1.5h，然后在1900r/min的条件下离心，将沉淀在80℃的条件下真空干燥，得到改性预混料；
步骤三：将300kg高岭土、180kg膨润土加入球磨机中，然后加入480kg去离子水后球磨混合3h，过120目筛，出料，得到泥浆；将泥浆、40kg实施例2中镀膜短碳纤维和步骤二中改性预混料在400r/min的条件下剪切混合45min，剪切过程中加水调节固含量至45％，得到浆料；将浆料用高速离心雾化器喷雾干燥，得到用于杯耳挤压成型坯体泥料。
实施例6
本实施例提供一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，包括如下实施步骤：
步骤一：将170kg石英、150kg硅酸铝、12kg氧化铁、20kg氧化钇、15kg氧化铝和15kg氧化钡搅拌混合，得到混合粉体，然后将混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球按照1：2：0.2：2的质量比加入球磨罐中，乳酸作为分散剂，在300r/min的条件下球磨4h，过滤出料，得到预混料；
步骤二：将步骤一中预混料、1222L二甲苯和122.2L油酸在105℃的条件下搅拌2h，然后在2000r/min的条件下离心，将沉淀在80℃的条件下真空干燥，得到改性预混料；
步骤三：将350kg高岭土、200kg膨润土加入球磨机中，然后加入550kg去离子水后球磨混合4h，过120目筛，出料，得到泥浆；将泥浆、50kg实施例3中镀膜短碳纤维和步骤二中改性预混料在500r/min的条件下剪切混合60min，剪切过程中加水调节固含量至50％，得到浆料；将浆料用高速离心雾化器喷雾干燥，得到用于杯耳挤压成型坯体泥料。
对比例1：在实施例6的基础上，不添加实施例3中镀膜短碳纤维，其余步骤保持不变，制备出坯体泥料。
对比例2：在实施例6的基础上，采用相同长度的未经镀膜的短碳纤维替换实施例3中的镀膜短碳纤维，其余步骤保持不变，制备出坯体泥料。
对比例3：在实施例6的基础上，预混料不经过润滑剂处理，直接进行步骤三中过程，其余步骤保持不变，制备出坯体泥料。
对实施例4-实施例6和对比例1-对比例3进行性能测试，根据将各组坯体泥料在25MPa的压力下模压成型，得到不同的杯耳坯体，将杯耳坯体转在1250±25℃的条件下烧制成型，得到不同杯耳(每组5个)，在试样表面涂上红色墨水，检查有无裂纹，并且根据GB/T4740-1999制备不同试样(每组10个)，检测不同试样的抗压强度(取平均值)。结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例4-实施例6中制备的坯体泥料在制备成杯耳后无裂纹产生，并且具有较好的抗压强度。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，其特征在于，按质量份计包括如下原料：
高岭土25-35份、石英17-18份、膨润土15-20份、硅酸铝10-15份、镀膜短碳纤维3-5份、氧化铁0.3-1.2份、氧化镁1-3份、氧化钇0.5-2份、氧化铝0.3-1.5份、氧化钡0.1-1.5份；
一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，通过如下步骤制备：
步骤一：将石英、硅酸铝、氧化铁、氧化钇、氧化铝和氧化钡按比例搅拌混合，得到混合粉体，然后将混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球按比例加入球磨罐中球磨2-4h，过滤出料，得到预混料；
步骤二：将预混料、二甲苯和润滑剂在100-105℃的条件下搅拌1-2h，离心，将沉淀干燥，得到改性预混料；
步骤三：将高岭土、膨润土和去离子水后球磨混合2-4h，过120目筛，出料，得到泥浆并将泥浆、镀膜短碳纤维和改性预混料在300-500r/min的条件下剪切混合30-60min，调节固含量至40-50％，得到浆料；将浆料用高速离心雾化器喷雾干燥，得到用于杯耳挤压成型坯体泥料；
预混料、二甲苯和润滑剂的用量比为100g：100-120mL：10-13mL；所述润滑剂为油酸；
所述混合粉体、去离子水、乳酸和氧化铝磨球的质量比为1：2：0.1-0.2：2。
2.根据权利要求1所述的一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，其特征在于，所述镀膜短碳纤维通过如下步骤制备：
将预处理碳纤维浸入电镀槽中，以预处理碳纤维作为阴极，以镍片作为阳极，通入电镀液后，在0.4-0.6A/dm2的电流密度下电镀5-8min，得到镀膜碳纤维，将镀膜碳纤维粉碎成长度为0.5-1mm的镀膜短碳纤维。
3.根据权利要求2所述的一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，其特征在于，所述电镀液包括去离子水、硫酸镍、氯化镍、十二烷基硫酸钠和硼酸，去离子水、硫酸镍、氯化镍、十二烷基硫酸钠和硼酸的用量比为1L：220-230g：40-45g：0.2-0.5g：40-45g。
4.根据权利要求2所述的一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，其特征在于，所述预处理碳纤维通过如下步骤制备：将碳纤维长丝在400-450℃的条件下保温5-10min，然后浸入混酸液中，在20-30℃的条件下浸渍40-60min，得到预处理碳纤维。
5.根据权利要求4所述的一种用于杯耳挤压成型坯体泥料，其特征在于，所述混酸液的制备方法为：将摩尔浓度为8mol/L的硝酸溶液和摩尔浓度为18mol/L的硫酸溶液按照7：3的体积比混合，得到混酸液。
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