一种远红外陶瓷板及其制备方法

摘要

本发明公开了一种远红外陶瓷板及其制备方法，属于建筑材料领域，所述远红外陶瓷板包括膨润土、粘土、石英、烧结剂、复合增强材料、复合远红外材料；其中，所述复合增强材料由莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石、氧化锆纤维按照重量份比为1~2:1~5:1~7:1~5:1组成；所述复合远红外材料由掺锰堇青石、掺氮二氧化钛、电气石按照重量份比1~2:1~2:4~5组成。本发明制备的远红外陶瓷板整体上具有配方体系相容性优异，轻质且强度高，远红外性能以及耐磨性显著的优点。

权利要求

1.一种远红外陶瓷板，所述远红外陶瓷板包括坯体以及覆盖于所述坯体表面的釉料，其特征在于，按照重量份比计，所述坯体由以下原料制备：

10份 12份膨润土、20份 23份粘土、4份 6份石英、1份 2份烧结剂、40份 45份复合增强~ ~ ~ ~ ~材料、3份 7份复合远红外材料；

~

其中，所述复合增强材料由莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石、氧化锆纤维按照重量份比为1 2:1 5:1 7:1 5:1组成；

~ ~ ~ ~

所述复合远红外材料由掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石按照重量份比1 2:1 2:~ ~

4 5组成；

~

所述烧结剂由二硼化钛、钛酸钡、硼酸按照质量比为1 6:1 2:1 5组成；

~ ~ ~

按照重量份比计，所述釉料由以下制备原料组成：

40份 45份钠长石、1份 3份纳米氧化锌、1 3份电气石、1 5份方解石、5份 7份白云石、3~ ~ ~ ~ ~份 5份煅烧滑石、12份 15份高岭土、1份 3份分散剂。

~ ~ ~

2.根据权利要求1所述的远红外陶瓷板，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸锌以及硬脂酸钡中的一种或两种。

3.一种远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1或

2所述的远红外陶瓷板，包括以下步骤：将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维混合，进行第一球磨处理，得到复合增强材料；

将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合，进行第二球磨处理，得到复合远红外材料；

将所述膨润土、粘土以及石英混合，进行第三球磨处理，然后加入所述复合增强材料以及所述复合远红外材料，继续球磨处理，再进行第一过筛处理，喷雾造料，压制成型，得到坯体；

将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，进行第四球磨处理，第二过筛处理，陈腐处理后，得到釉料；

将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，烧制处理，得到远红外陶瓷板。

4.根据权利要求3所述的远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述第一球磨处理的转速为10r/min 15r/min，所述第一球磨处理的时间为30min 60min。

~ ~

5.根据权利要求3所述的远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述第二球磨处理的转速为15r/min 20r/min，所述第二球磨处理的时间为15min 20min。

~ ~

6.根据权利要求3所述的远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述第三球磨处理为湿法球磨处理，且所述第三球磨处理的转速为12r/min 15r/min，所述第三球磨处理的时间~为3h 5h。

~

7.根据权利要求3所述的远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述第一过筛处理采用筛网的目数为325目。

8.根据权利要求3所述的远红外陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为15MPa 45MPa。

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说明书

一种远红外陶瓷板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种远红外陶瓷板及其制备方法。

背景技术

[0002] 陶瓷材料一般采用天然硅酸盐矿物作为原料，经过粉碎、成型和烧结而成。远红外辐射实际同可见光，甚至紫外线和无线电波等都属于电磁波，他们的区别可以用波长来表示，远红外辐射和其它电磁波一样，不需要媒介物，都是以辐射方式直接传播，但远红外特性受材料的组成、比表面积等诸多因素的影响。远红外材料指的也是在红外波段具有高辐射率或特征辐射率的材料，因其内部分子的振动、转动及晶体的晶格振动致使偶极矩发生改变产生红外线，材料内部粒子振动的对称性越低，偶极矩的变化也就越大，其红外辐射能力越强，尤其在远红外波段晶体晶格振动会影响远红外效果。由于陶瓷大部分由多原子组成的大分子结构组成，而多原子分子在振动过程其结构对称性容易发生改变导致偶极矩发生变化，因此，市面上也会衍生出一些具有远红外效果的陶瓷产品，如陶瓷板。但现在技术中的远红外陶瓷板由于追求薄与轻质，导致存在强度低的问题，且成分之间的不相容性，也会导致远红外发射性能以及耐磨性差的问题。

[0003] 综上，在制备远红外陶瓷板领域，仍然存在亟待解决的上述问题。

发明内容

[0004] 基于此，为了解决强度低、远红外发射性能以及耐磨性差的问题，本发明提供了一种远红外陶瓷板及其制备方法，具体技术方案如下：

[0005] 一种远红外陶瓷板，所述远红外陶瓷板包括坯体以及覆盖于所述坯体表面的釉料，按照重量份比计，所述坯体包括以下制备原料：10份 12份膨润土、20份 23份粘土、4份~ ~ ~6份石英、1份 2份烧结剂、40份 45份复合增强材料、3份 7份复合远红外材料；
~ ~ ~

[0006] 其中，所述复合增强材料由莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石、氧化锆纤维按照重量份比为1 2:1 5:1 7:1 5:1组成；~ ~ ~ ~

[0007] 所述复合远红外材料由掺锰堇青石、掺氮二氧化钛、电气石按照重量份比1 2:1~ ~2:4 5组成。
~

[0008] 进一步地，所述烧结剂由二硼化钛、钛酸钡、硼酸按照质量比为1 6:1 2:1 5组成。~ ~ ~

[0009] 进一步地，按照重量份比计，所述釉料由以下制备原料组成：

[0010] 40份 45份钠长石、1份 3份纳米氧化锌、1 3份电气石、1 5份方解石、5份 7份白云~ ~ ~ ~ ~石、3份 5份煅烧滑石、12份 15份高岭土、1份 3份分散剂。
~ ~ ~

[0011] 进一步地，所述分散剂为硬脂酸锌以及硬脂酸钡中的一种或两种。

[0012] 另外，本发明还提供一种远红外陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

[0013] 将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维混合，进行第一球磨处理，得到复合增强材料；

[0014] 将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合，进行第二球磨处理，得到复合远红外材料；

[0015] 将所述膨润土、粘土以及石英混合，进行第三球磨处理，然后加入所述复合增强材料以及所述复合远红外材料，继续球磨处理，再进行第一过筛处理，喷雾造料，压制成型，得到坯体；

[0016] 将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，进行第四球磨处理，第二过筛处理，陈腐处理后，得到釉料；

[0017] 将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，烧制处理，得到远红外陶瓷板。

[0018] 进一步地，所述第一球磨处理的转速为10r/min 15r/min，所述第一球磨处理的时~间为30min 60min。
~

[0019] 进一步地，所述第二球磨处理的转速为15r/min 20r/min，所述第二球磨处理的时~间为15min 20min。
~

[0020] 进一步地，所述第三球磨处理为湿法球磨处理，且所述第三球磨处理的转速为12r/min 15r/min，所述第三球磨处理的时间为3h 5h。
~ ~

[0021] 进一步地，所述第一过筛处理采用筛网的目数为325目。

[0022] 进一步地，所述压制成型的压力为15MPa 45MPa。~

[0023] 上述方案中制备的远红外陶瓷板整体上具有配方体系相容性优异，轻质且强度高，远红外性能以及耐磨性显著的优点。其中，本发明制备体系中添加粘土、膨润土与石英，有利于增强体系的可塑性，获得均匀度更高的坯体，本申请中将特定比例的莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维作为增强材料添加，几种成分协同作用，不仅能增加陶瓷板的强度，还能避免烧制处理时晶体出现过多的热缺陷；将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合作为复合远红外材料添加，能在制备体系中均匀分散，且晶格畸变系数增加，不仅使得远红外性能更显著，还能与增强材料协同作用，进一步提高陶瓷板强度，使得其具有更优异的使用性。

具体实施方式

[0024] 为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

[0025] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“ 及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0026] 本发明一实施例中的一种远红外陶瓷板，所述远红外陶瓷板包括坯体以及覆盖于所述坯体表面的釉料，按照重量份比计，所述坯体包括以下制备原料：10份 12份膨润土、20~份 23份粘土、4份 6份石英、1份 2份烧结剂、40份 45份复合增强材料、3份 7份复合远红外~ ~ ~ ~ ~
材料；

[0027] 其中，所述复合增强材料由莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石、氧化锆纤维按照重量份比为1 2:1 5:1 7:1 5:1组成；莫来石的主要成分为氧化铝和氧化硅，晶体结构中具有~ ~ ~ ~AlO6八面体组成的链，透辉石属于硅酸盐矿物，能促进坯料中石英的熔解，有助于提高坯体成分的均匀度；锂辉石和钠长石能增加坯体的密化烧结；氧化锆纤维的添加能发挥其增强效用，但过多的氧化锆纤维会导致团聚，不仅会影响坯体的力学性能以及致密性，还会影响坯体的烧结温度。本申请将成分进行复配后再添加，并限制成分配比，整体上起到增加坯体致密度、强度以及韧性的作用。

[0028] 所述复合远红外材料由掺锰堇青石、掺氮二氧化钛、电气石按照重量份比1 2:1~ ~2:4 5组成。掺锰堇青石和掺氮二氧化钛均具有较低的散射系数，两种成分混合后，经过烧~
制处理，晶格畸变系数增加，结合电气石的三方晶系结构，几种成分之间的协同增效，远红外性能更显著。

[0029] 在其中一个实施例中，所述烧结剂由二硼化钛、钛酸钡、硼酸按照质量比为1 6:1~ ~2:1 5组成。本发明添加烧结剂有利于促进制备体系中莫来石的晶粒生长，提高晶粒的桥接~
效应和应力传导作用，有利于提高坯体的断裂强度。

[0030] 在其中一个实施例中，按照重量份比计，所述釉料由以下制备原料组成：40份 45~份钠长石、1份 3份纳米氧化锌、1 3份电气石、1 5份方解石、5份 7份白云石、3份 5份煅烧~ ~ ~ ~ ~
滑石、12份 15份高岭土、1份 3份分散剂。本发明限定釉料的成分以及成分配比，纳米氧化~ ~
锌和电气石的添加不仅能增加釉料的抗菌以及远红外作用，与钠长石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土协同作用后，整体上能提高陶瓷板的耐磨性。

[0031] 在其中一个实施例中，所述分散剂为硬脂酸锌以及硬脂酸钡中的一种或两种。

[0032] 另外，在其中一个实施例中，本发明还提供一种远红外陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

[0033] 将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维混合，进行第一球磨处理，得到复合增强材料；

[0034] 将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合，进行第二球磨处理，得到复合远红外材料；

[0035] 将所述膨润土、粘土以及石英混合，进行第三球磨处理，然后加入所述复合增强材料以及所述复合远红外材料，继续球磨处理，再进行第一过筛处理，喷雾造料，压制成型，得到坯体；

[0036] 将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，进行第四球磨处理，第二过筛处理，陈腐处理后，得到釉料；

[0037] 将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，烧制处理，得到远红外陶瓷板。

[0038] 本发明中将复合增强材料、复合远红外材料预先各自混合处理后，再添加至以膨润土、粘土以及石英为主体成分中，分步处理，有助于提高制备体系的均匀度和相容性，进而减少制备过程中出现的针孔、白点等问题。

[0039] 在其中一个实施例中，所述第一球磨处理的转速为10r/min 15r/min，所述第一球~磨处理的时间为30min 60min。
~

[0040] 在其中一个实施例中，所述第二球磨处理的转速为15r/min 20r/min，所述第二球~磨处理的时间为15min 20min。
~

[0041] 在其中一个实施例中，所述第三球磨处理为湿法球磨处理，且所述第三球磨处理的转速为12r/min 15r/min，所述第三球磨处理的时间为3h 5h。~ ~

[0042] 在其中一个实施例中，所述第一过筛处理采用筛网的目数为325目。

[0043] 在其中一个实施例中，所述压制成型的压力为15MPa 45MPa。~

[0044] 在其中一个实施例中，所述第四球磨处理的转速为16r/min 20r/min，所述第四球~磨处理的时间为2h 6h。
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[0045] 在其中一个实施例中，所述第二过筛处理采用筛网的目数为325目。

[0046] 在其中一个实施例中，所述陈腐处理的时间为5h 7h。~

[0047] 在其中一个实施例中，所述釉料的比重为1.65 2.05。~

[0048] 在其中一个实施例中，所述釉料的喷淋量为350g/m² 400g/m²。~

[0049] 在其中一个实施例中，所述烧制处理的温度为1200℃ 1230℃，所述烧制处理的时~间为40mim 50min。
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[0050] 上述方案中制备的远红外陶瓷板整体上具有配方体系相容性优异，轻质且强度高，远红外性能以及耐磨性显著的优点。其中，本发明制备体系中添加粘土、膨润土与石英，有利于增强体系的可塑性，获得均匀度更高的坯体，本申请中将特定比例的莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维作为增强材料添加，几种成分协同作用，不仅能增加陶瓷板的强度，还能避免烧制处理时晶体出现过多的热缺陷；将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合作为复合远红外材料添加，能在制备体系中均匀分散，且晶格畸变系数增加，不仅使得远红外性能更显著，还能与增强材料协同作用，进一步提高陶瓷板强度，使得其具有更优异的使用性。

[0051] 下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。

[0052] 实施例1 5：~

[0053] 实施例1 5的之间的区别仅在成分与成分配比不同，具体如表1所示；~

[0054] 实施例1 5中一种远红外陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：~

[0055] 将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维混合，以15r/min的转速进行第一球磨处理30min，得到复合增强材料；

[0056] 将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合，以20r/min的转速进行第二球磨处理15min，得到复合远红外材料；

[0057] 将所述膨润土、粘土以及石英混合，以15r/min的转速进行第三球磨处理5h，然后加入所述复合增强材料以及所述复合远红外材料，继续球磨处理，再采用目数为325目的筛网进行第一过筛处理，喷雾造料，在压力为15MPa 45MPa的条件下压制成型，得到坯体；~

[0058] 将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，以20r/min的转速进行第四球磨处理6h，采用目数为325目的筛网进行第二过筛处理，陈腐处理5h后，得到比重为1.65 2.05的釉料；~

[0059] 按照350g/m²的喷淋量将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，于1220℃的温度条件下进行烧制处理40mim，得到远红外陶瓷板，分别对应标记为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5。

[0060] 实施例6：

[0061] 实施例6与实施例5的区别仅在于，制备工艺的不同，实施例具体制备工艺如下：

[0062] 一种远红外陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

[0063] 将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石以及氧化锆纤维混合，以10r/min的转速进行第一球磨处理60min，得到复合增强材料；

[0064] 将掺锰堇青石、掺氮二氧化钛以及电气石混合，以15r/min的转速进行第二球磨处理20min，得到复合远红外材料；

[0065] 将所述膨润土、粘土以及石英混合，以12r/min的转速进行第三球磨处理5h，然后加入所述复合增强材料以及所述复合远红外材料，继续球磨处理，再采用目数为325目的筛网进行第一过筛处理，喷雾造料，在压力为15MPa 45MPa的条件下压制成型，得到坯体；~

[0066] 将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，以16r/min的转速进行第四球磨处理6h，采用目数为325目的筛网进行第二过筛处理，陈腐处理5h后，得到比重为1.65 2.05的釉料；~

[0067] 按照360g/m²的喷淋量将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，于1230℃的温度条件下进行烧制处理45mim，得到远红外陶瓷板，标记为样品6。

[0068] 对比例1 6：~

[0069] 对比例1 6与实施例5的区别仅在于复合增强材料的原料以及原料配比不同，具体~如表2所示，其它与实施例5相同，分别对应标记为对比样品1、对比样品2、对比样品3、对比样品4、对比样品5、对比样品6。

[0070] 对比例7 10：~

[0071] 对比例7 10与实施例5的区别仅在于复合远红外材料的原料以及原料配比不同，~具体如表3所示，其它与实施例5相同，分别对应标记为对比样品7、对比样品8、对比样品9、对比样品10。

[0072] 对比例11：

[0073] 对比例11与实施例5的区别仅在于制备工艺的不同，对比例11的具体制备工艺如下：

[0074] 一种远红外陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

[0075] 将莫来石、透辉石、锂辉石、钠长石、氧化锆纤维、掺锰堇青石、掺氮二氧化钛、电气石、膨润土、粘土以及石英混合，以15r/min的转速进行球磨处理8h，然后采用目数为325目的筛网进行第一过筛处理，喷雾造料，在压力为15MPa 45MPa的条件下压制成型，得到坯体；~

[0076] 将钠长石、纳米氧化锌、电气石、方解石、白云石、煅烧滑石、高岭土以及分散剂混合均匀后，加入水，以20r/min的转速进行球磨处理6h，采用目数为325目的筛网进行第二过筛处理，陈腐处理5h后，得到比重为1.65 2.05的釉料；~

[0077] 按照350g/m²的喷淋量将所述釉料喷淋至所述坯体上，完成后，于1220℃的温度条件下进行烧制处理40mim，得到远红外陶瓷板，标记为对比样品11。

[0078] 表1：单位/重量份

[0079]

[0080] 表2：单位/重量份

[0081]

[0082] 表3：单位/重量份

[0083]

[0084] 将实施例得到的样品1 6以及对比例得到的对比样品1 11进行相关性能检测，具~ ~体如下：

[0085] 耐磨性测试参考GB/T1768‑2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》进行耐磨性能评价，旋转500转后，测定试样的质量损失（mg）。断裂模数参考GB/T23266，其中我国标准≥45（墙体）≥45（地板）。远红外测试采用红外光谱仪进行测试。表观状态采用本领域技术人员的技术经验判断，具体包括烧制处理后样品是否裂纹、气孔等情况。需要说明的是，上述样品1 6以及对比样品1 11的厚度均为5.0mm。~ ~

[0086] 结果如下表4所示。

[0087] 表4：

[0088]

[0089] 表4的数据分析可知，本申请的样品1 6具有优异的耐磨性，断裂模数也达到90MPa~94MPa，远红外发射率达到0.89，且表面无明显的缺陷；对比例1 6与实施例5相比，复合增~ ~
强材料的原料以及原料配比不一样，得到的对比样品1 6的相关性能参数比实施例5的差，~
说明了本申请中复合增强材料之间起到一定的协同作用，能有助于提高陶瓷板的强度以及降低磨损，且成分之间更相容，得到的产品表面无明显缺陷。对比样样品7 10与实施例5相~
比，在于复合远红外材料的原料以及原料配比不同，可知，本申请中的复合远红外材料之间也存在协同增效的作用，使得制备的产品具有优异的远红外发射率，对比例11与实施例5的区别在于制备工艺的不同，但是制备工艺不同，导致后续得到的产品性能不如实施例5的优异，说明了本申请的远红外陶瓷板是在原料、原料成分以及制备工艺的共同作用下得到的，本申请作为一个完整的技术方案，整体上具有配方体系相容性优异，轻质且强度高，远红外性能以及耐磨性显著的优点。

[0090] 以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。