一種高強度建築複合陶瓷材料及其製備方法與流程
2024-02-24 07:41:15
本發明涉及陶瓷製作技術領域，具體涉及一種高強度建築複合陶瓷材料及其製備方法。
背景技術：
陶瓷材料具有諸多優點，如美觀大方、耐酸鹼、耐高溫等，在日用品、建材、機械加工等眾多領域具有廣泛用途。氧化鋁和氧化鋯是陶瓷材料中常見的兩種組份，氧化鋁具有比重低、耐高溫等優異性能，在陶瓷材料領域具有廣泛應用，但其抗折強度和斷裂韌性較低 ；氧化鋯具有良好的抗折強度，被譽為「陶瓷鋼」，但其比重較大，通常會增加成品的重量。氧化鋯和氧化鋁兩者的有機結合，製備複合陶瓷材料技術受到了越來越多的重視。
現有陶瓷主要由瓷土和粘土燒制而成。由於瓷土的地域性和大量開採，其資源越來越受限，因此如何解決瓷土資源匱乏的問題成了本行業的一個重要研究課題。
陶瓷是人類生產過程中發展的高級材料，其具有良好的化學穩定性和觀賞性。現代工業在傳統工藝的基礎上對陶瓷製品已經進行了大量的研究和實驗，其中以鋁化合物和矽化合物為主要成份的陶瓷產品研究最為深入，並且使其研究的領域較多地集中於上述範圍內，從而限制陶瓷產品的發展。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供了一種高強度建築複合陶瓷材料及其製備方法。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為：
一種高強度建築複合陶瓷材料及其製備方法，包括由以下重量份的原料製備而成：赤泥20-35份、正丁醇鋯20-30份、矽灰石15-30份、陶土10-20份、工業廢料8-15份、增強纖維13-23份、聚丁二烯環氧樹脂20-35份、焦寶石8-12份、鄰苯二甲酸二丁酯9-15份、聚乙二醇3-7份、氧化鋁10-16份、陶瓷顏料5-10份、表面活性劑10-12份、無毒性增塑劑5-10份。
進一步地，所述工業廢料為廢礦粉料、廢陶瓷渣或焚燒灰渣。
進一步地，所述增強纖維為羥乙基纖維素、陶瓷纖維或氧化鋁纖維。
進一步地，所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉。
進一步地，一種高強度建築複合陶瓷材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、將赤泥20-35份、矽灰石15-30份、陶土10-20份、工業廢料8-15份、焦寶石8-12份通過破碎機破碎之後，入球磨機研磨4-6h，得到混合粉料；
S2、將正丁醇鋯20-30份、氧化鋁10-16份加入到濃度為70%的硝酸中，攪拌水解聚合反應生成聚合物；
S3、將聚丁二烯環氧樹脂20-35份、鄰苯二甲酸二丁酯9-15份、聚乙二醇3-7份、表面活性劑10-12份、無毒性增塑劑5-10份加入一定量水，加熱溫度為40-60℃下攪拌1.5-2.5h,得到混合溶液；
S4、將步驟S3所得混合溶液和步驟S2得到聚合物混合，冷卻之後，加入步驟S1得到混合粉料、增強纖維13-23份和陶瓷顏料5-10份；充分攪拌均勻，過濾之後在溫度為100-160℃下乾燥10h，然後進行入窯爐 1200 -1600℃燒制，反覆保溫降溫幾次，最後冷卻得到建築複合陶瓷材料。
進一步地，一種高強度建築複合陶瓷材料，包括由以下重量份的原料製備而成：赤泥20-35份、正丁醇鋯20-30份、矽灰石15-30份、陶土10-20份、工業廢料8-15份、增強纖維13-23份、聚丁二烯環氧樹脂20-35份、焦寶石8-12份、鄰苯二甲酸二丁酯9-15份、聚乙二醇3-7份、氧化鋁10-16份、陶瓷顏料5-10份、表面活性劑10-12份、無毒性增塑劑5-10份。
本發明採用赤泥、正丁醇鋯、矽灰石、陶土、工業廢料、聚丁二烯環氧樹脂、焦寶石、鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇、氧化鋁、陶瓷顏料、表面活性劑、無毒性增塑劑有效配比，增強陶瓷強度高、緻密性好、具有優異的綜合性能，有良好的抗氧化、抗腐蝕的功效，使用效果好，而且環保，無毒無味。生產成本較低、易於規模生產，可製作多種造型及紋理，節約礦產資源；價格低廉、生產工藝簡單，適合規模化生產；其破壞強度≥ 1080N，斷裂模數≥ 35MPa，強度高，經久耐用，滿足市場需求；該方法製備工藝可推廣用於製備多功能及組份陶瓷。
具體實施方式
為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明包括由以下重量份的原料製備而成：赤泥20-35份、正丁醇鋯20-30份、矽灰石15-30份、陶土10-20份、工業廢料8-15份、增強纖維13-23份、聚丁二烯環氧樹脂20-35份、焦寶石8-12份、鄰苯二甲酸二丁酯9-15份、聚乙二醇3-7份、氧化鋁10-16份、陶瓷顏料5-10份、表面活性劑10-12份、無毒性增塑劑5-10份。
所述工業廢料為廢礦粉料、廢陶瓷渣或焚燒灰渣。
所述增強纖維為羥乙基纖維素、陶瓷纖維或氧化鋁纖維。
所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉。
一種高強度建築複合陶瓷材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、將赤泥20-35份、矽灰石15-30份、陶土10-20份、工業廢料8-15份、焦寶石8-12份通過破碎機破碎之後，入球磨機研磨4-6h，得到混合粉料；
S2、將正丁醇鋯20-30份、氧化鋁10-16份加入到濃度為70%的硝酸中，攪拌水解聚合反應生成聚合物；
S3、將聚丁二烯環氧樹脂20-35份、鄰苯二甲酸二丁酯9-15份、聚乙二醇3-7份、表面活性劑10-12份、無毒性增塑劑5-10份加入一定量水，加熱溫度為40-60℃下攪拌1.5-2.5h,得到混合溶液；
S4、將步驟S3所得混合溶液和步驟S2得到聚合物混合，冷卻之後，加入步驟S1得到混合粉料、增強纖維13-23份和陶瓷顏料5-10份；充分攪拌均勻，過濾之後在溫度為100-160℃下乾燥10h，然後進行入窯爐 1200 -1600℃燒制，反覆保溫降溫幾次，最後冷卻得到建築複合陶瓷材料。
實施例1：
一種高強度建築複合陶瓷材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、將赤泥35份、矽灰石30份、陶土20份、工業廢料15份、焦寶石12份通過破碎機破碎之後，入球磨機研磨6h，得到混合粉料；
S2、將正丁醇鋯30份、氧化鋁16份加入到濃度為70%的硝酸中，攪拌水解聚合反應生成聚合物；
S3、將聚丁二烯環氧樹脂35份、鄰苯二甲酸二丁酯15份、聚乙二醇7份、表面活性劑12份、無毒性增塑劑10份加入一定量水，加熱溫度為60℃下攪拌2.5h,得到混合溶液；
S4、將步驟S3所得混合溶液和步驟S2得到聚合物混合，冷卻之後，加入步驟S1得到混合粉料、增強纖維23份和陶瓷顏料10份；充分攪拌均勻，過濾之後在溫度為160℃下乾燥10h，然後進行入窯爐1350℃燒制，反覆保溫降溫幾次，最後冷卻得到建築複合陶瓷材料。
實施例2：
一種高強度建築複合陶瓷材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、將赤泥20份、矽灰石15份、陶土10份、工業廢料8份、焦寶石8份通過破碎機破碎之後，入球磨機研磨4h，得到混合粉料；
S2、將正丁醇鋯20份、氧化鋁10份加入到濃度為70%的硝酸中，攪拌水解聚合反應生成聚合物；
S3、將聚丁二烯環氧樹脂20份、鄰苯二甲酸二丁酯9份、聚乙二醇3份、表面活性劑10份、無毒性增塑劑5份加入一定量水，加熱溫度為40℃下攪拌1.5h,得到混合溶液；
S4、將步驟S3所得混合溶液和步驟S2得到聚合物混合，冷卻之後，加入步驟S1得到混合粉料、增強纖維13份和陶瓷顏料5份；充分攪拌均勻，過濾之後在溫度為100℃下乾燥10h，然後進行入窯爐 1300℃燒制，反覆保溫降溫幾次，最後冷卻得到建築複合陶瓷材料。
實施例3：
一種高強度建築複合陶瓷材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、將赤泥29份、矽灰石22份、陶土15份、工業廢料11份、焦寶石11份通過破碎機破碎之後，入球磨機研磨5h，得到混合粉料；
S2、將正丁醇鋯28份、氧化鋁15份加入到濃度為70%的硝酸中，攪拌水解聚合反應生成聚合物；
S3、將聚丁二烯環氧樹脂27份、鄰苯二甲酸二丁酯11份、聚乙二醇5份、表面活性劑11份、無毒性增塑劑7份加入一定量水，加熱溫度為45℃下攪拌1.7h,得到混合溶液；
S4、將步驟S3所得混合溶液和步驟S2得到聚合物混合，冷卻之後，加入步驟S1得到混合粉料、增強纖維15份和陶瓷顏料5份；充分攪拌均勻，過濾之後在溫度為150℃下乾燥10h，然後進行入窯爐 1330℃燒制，反覆保溫降溫幾次，最後冷卻得到建築複合陶瓷材料。
本發明採用赤泥、正丁醇鋯、矽灰石、陶土、工業廢料、聚丁二烯環氧樹脂、焦寶石、鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇、氧化鋁、陶瓷顏料、表面活性劑、無毒性增塑劑有效配比，增強陶瓷強度高、緻密性好、具有優異的綜合性能，有良好的抗氧化、抗腐蝕的功效，使用效果好，而且環保，無毒無味。生產成本較低、易於規模生產，可製作多種造型及紋理，節約礦產資源；價格低廉、生產工藝簡單，適合規模化生產；其破壞強度≥ 1080N，斷裂模數≥ 35MPa，強度高，經久耐用，滿足市場需求；該方法製備工藝可推廣用於製備多功能及組份陶瓷。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。