一種碳納米管增強的陶瓷磚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管增強的陶瓷磚，通過將鉀長石、鈉長石、廣西白泥、凹凸棒土、莫來石、水、碳納米管、三聚磷酸鈉和鋼化纖維作為坯體原料，長石、高嶺土、石英、燒滑石、石灰石、氧化鉻、五氧化二硼、氧化鋁、硅藻土、電熔鎂砂、硅酸鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋱、氧化釤、氧化镥、金屬納米顆粒作為釉料原料，通過噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，得到具有良好力學機械性能的碳納米管增強的陶瓷磚，且其釉面美觀大方。
【專利說明】一種碳納米管增強的陶瓷磚
【技術領域】
[0002] 本發(fā)明屬于耐火陶瓷磚領域，特別涉及一種碳納米管增強的陶瓷磚。
【背景技術】
[0003] 隨著我國建筑陶瓷行業(yè)的飛速發(fā)展，我國對于建筑陶瓷材料的需求也越來越旺 盛，尤其是碳納米管增強的陶瓷磚領域。在該領域，人們也越來越重視新材質對于碳納米管 增強的陶瓷磚的影響。并且通過引入新材質，可以提高碳納米管增強的陶瓷磚的外在美觀、 內在的物化性能以及健康環(huán)保。
[0004] 而在材料領域，碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50?200GPa， 是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6,至少比常規(guī)石墨纖維高一個數(shù)量級；它的彈性模量可 達lTPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米 管，其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高 分子材料穩(wěn)定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程 材料為基體與碳納米管制成復合材料，可使復合材料表現(xiàn)出良好的強度、彈性、抗疲勞性 及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善。
[0005] 碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。在工業(yè)上常用的 增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，即長度和直徑之比。材料工程師希望得 到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材 料。2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，碳納米管的強度比同體積鋼的強度高 100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱"超級纖維"。
[0006] 碳納米管和納米材料由于其具有的優(yōu)異的力學、電學和化學性能，具有廣闊的應 用前景，將碳納米管應用到陶瓷領域也是現(xiàn)在科學家們研究的重點，通過將碳納米管引用 到氧化鋁陶瓷中，可以大大提高氧化鋁陶瓷的機械性能和力學性能。但是將碳納米管和納 米材料應用到碳納米管增強的陶瓷磚領域的研究依舊存在頗多的挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明的目的是針對上述問題，研制出一種將碳納米管引入到坯體，將納米材料 引入到釉料的碳納米管增強的陶瓷磚， 坯體重量份組成為： 鉀長石1(Γ45份；鈉長石ΚΓ20份；廣西白泥15?20份；凹凸棒土 30?50份；莫來 石2(Γ30份；水30?50份；碳納米管1?3份；三聚磷酸鈉1?2份；鋼化纖維1飛份； 釉料重量份組成為： 長石15?25份，高嶺土 1(Γ15份，石英8?10份，燒滑石10?20份，石灰石13?22 份，氧化鉻〇. 5?5份，五氧化二硼3?9份，氧化錯8?15份，娃藻土 5?12份，電烙鎂 砂6?15份,娃酸锫5?14份,氧化鈦1~10份,氧化鋅1~10份,氧化試1~5份,氧化杉 廣10份，氧化镥1飛份，金屬納米顆粒1飛份； 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30-100min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制 成型、并在室溫下陳化1-2天，得到生坯，隨后在80(T830°C下對生坯進行素燒30-40min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30-100min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185?1200°C，燒成周期為5(T55min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0008] 作為優(yōu)選，所述金屬納米顆粒為金納米顆粒、銀納米顆?；蛘咩~納米顆粒。
[0009] 作為優(yōu)選，所述金屬納米顆粒尺寸為l_30nm。
[0010] 作為優(yōu)選，所述坯體重量份組成為：鉀長石38份；鈉長石16份；廣西白泥18份； 凹凸棒40份；莫來石27份；水47份；碳納米管2份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維4份。
[0011] 作為優(yōu)選，所述釉料重量份組成為：長石18份，高嶺土 14份，石英9份，燒滑石 15份，石灰石20份，氧化鉻3份，五氧化二硼6份，氧化鋁9份，硅藻土 10份，電熔鎂砂8 份,硅酸鋯7份，氧化鈦7份，氧化鋅8份，氧化鋱4份，氧化釤6份，氧化镥3份，金屬納 米顆粒4份。
[0012] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明通過創(chuàng)造性的將各種坯體原料和釉料原料進行有機的組合，并且通過優(yōu)化 制備工藝，得到機械性能好，耐火隔熱、健康環(huán)保、導熱性能系數(shù)小、重量輕、吸水率低、釉料 色澤明顯且可調的碳納米管增強的陶瓷磚。
[0013] (2)本發(fā)明通過引入碳納米管作為陶瓷坯體材料，不僅增韌了陶瓷坯體的機械性 能，并且也降低了陶瓷坯體的重量； (3)本發(fā)明通過將金屬納米顆粒引入到釉料，將其與稀土釉料結合起來，大大提升了釉 料的色澤度。
[0014] (4)本發(fā)明制備的碳納米管增強的陶瓷磚制備工藝簡單，環(huán)保，且便于工業(yè)化生 產。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應理解，這些實施例 只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0016] 實施例1 : 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 碳納米管1份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧化 二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1份， 氧化試1份，氧化杉1份，氧化镥1份，金納米顆粒1份；所述金納米顆粒尺寸為l〇nm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0017] 實施例2: 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 碳納米管1份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧化 二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1份， 氧化鋱1份，氧化釤1份，氧化镥1份，銀納米顆粒1份；所述銀納米顆粒尺寸為l〇nm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0018] 實施例3: 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 碳納米管1份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧化 二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1份， 氧化試1份，氧化杉1份，氧化镥1份，銅納米顆粒1份；所述銅納米顆粒尺寸為l〇nm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0019] 實施例4: 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石38份；鈉長石16份；廣西白泥18份；凹凸棒40份；莫來石27份；水47份；碳 納米管2份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維4份； 釉料重量份組成為： 長石18份，高嶺土 14份，石英9份，燒滑石15份，石灰石20份，氧化鉻3份，五氧化 二硼6份，氧化鋁9份，硅藻土 10份，電熔鎂砂8份，硅酸鋯7份，氧化鈦7份，氧化鋅8份， 氧化試4份，氧化杉6份，氧化镥3份，金納米顆粒1份；所述金納米顆粒尺寸為10nm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0020] 實施例5 : 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石38份；鈉長石16份；廣西白泥18份；凹凸棒40份；莫來石27份；水47份；碳 納米管1份；三聚磷酸鈉1份潮化纖維4份； 釉料重量份組成為： 長石18份，高嶺土 14份，石英9份，燒滑石15份，石灰石20份，氧化鉻3份，五氧化 二硼6份，氧化鋁9份，硅藻土 10份，電熔鎂砂8份，硅酸鋯7份，氧化鈦7份，氧化鋅8份， 氧化試4份，氧化杉6份，氧化镥3份，金納米顆粒4份；所述金納米顆粒尺寸為30nm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在830°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1200°C，燒成周期為55min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0021] 對比例1 : 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧化 二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1份， 氧化試1份，氧化杉1份，氧化镥1份，金納米顆粒1份；所述金納米顆粒尺寸為lOnm ; 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0022] 對比例2 : 一種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 碳納米管1份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧 化二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1 份，氧化鋱1份，氧化釤1份，氧化镥1份； 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0023] 對比例3 :-種碳納米管增強的陶瓷磚，坯體重量份組成為： 鉀長石10份；鈉長石10份；廣西白泥15份；凹凸棒土 30份；莫來石20份；水30份； 三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維1份； 釉料重量份組成為： 長石15份，高嶺土 10份，石英8份，燒滑石10份，石灰石13份，氧化鉻0.5份，五氧 化二硼3份，氧化鋁8份，硅藻土 5份，電熔鎂砂6份，硅酸鋯5份，氧化鈦1份，氧化鋅1 份，氧化鋱1份，氧化釤1份，氧化镥1份； 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制成型、 并在室溫下陳化1天，得到生坯，隨后在800°C下對生坯進行素燒30min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185°C，燒成周期為50min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
[0024] 通過將對比例1-3和實施例1相比較，當添加有碳納米管作為坯體原料時，坯體的 機械性能和力學性能提高幅度達到了 20%，這對于碳納米管增強的陶瓷磚來說是一個很大 的進步；而通過將金屬納米顆粒引入到釉料中，由于不同尺寸的金屬納米顆粒具有不同的 顏色，因此，將有助于調節(jié)釉料的色彩，并且具有金屬光澤的釉料，將大大提高碳納米管增 強的陶瓷磚的美觀程度。
【權利要求】
1. 一種碳納米管增強的陶瓷磚，其特征在于： 坯體重量份組成為： 鉀長石1(Γ45份；鈉長石ΚΓ20份；廣西白泥15?20份；凹凸棒土 30?50份；莫來 石2(Γ30份；水30?50份；碳納米管1?3份；三聚磷酸鈉1?2份；鋼化纖維1飛份； 釉料重量份組成為： 長石15?25份，高嶺土 1(Γ15份，石英8?10份，燒滑石10?20份，石灰石13?22 份，氧化鉻〇. 5?5份，五氧化二硼3?9份，氧化錯8?15份，娃藻土 5?12份，電烙鎂 砂6?15份,娃酸锫5?14份,氧化鈦1~10份,氧化鋅1~10份,氧化試1~5份,氧化杉 廣10份，氧化镥1飛份，金屬納米顆粒1飛份； 所述碳納米管增強的陶瓷磚由如下制備方法制得： (1) 將坯體原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30-100min，得到混合均一的漿料，通過過篩、噴霧造粒后，通過等靜壓壓制 成型、并在室溫下陳化1-2天，得到生坯，隨后在80(T830°C下對生坯進行素燒30-40min ; (2) 將釉料原料按比例混合后，進行球磨，球磨介質為乙醇和水混合物，磨球為氧化鋁 磨球，通過球磨30-100min，得到混合均一的釉料； (3) 采用噴釉或淋釉的方式把釉料施于生坯表面上，然后在輥道窯燒成，燒成溫度為 1185?1200°C，燒成周期為5(T55min，通過后續(xù)加工，得到碳納米管增強的陶瓷磚成品。
2. -種如權利要求1所述的碳納米管增強的陶瓷磚，其特征在于所述金屬納米顆粒為 金納米顆粒、銀納米顆?；蛘咩~納米顆粒。
3. -種如權利要求1或2所述的碳納米管增強的陶瓷磚，其特征在于所述金屬納米顆 粒尺寸為l -30nm。
4. 一種如權利要求3所述的碳納米管增強的陶瓷磚，其特征在于所述坯體重量份組成 為：鉀長石38份；鈉長石16份；廣西白泥18份；凹凸棒40份；莫來石27份；水47份；碳 納米管2份；三聚磷酸鈉1份；鋼化纖維4份。
5. -種如權利要求4所述的碳納米管增強的陶瓷磚，其特征在于所述釉料重量份組成 為：長石18份，高嶺土 14份，石英9份，燒滑石15份，石灰石20份，氧化鉻3份，五氧化二 硼6份，氧化鋁9份，硅藻土 10份，電熔鎂砂8份，硅酸鋯7份，氧化鈦7份，氧化鋅8份， 氧化鋱4份，氧化釤6份，氧化镥3份，金屬納米顆粒4份。
【文檔編號】C04B33/13GK104193292SQ201410382687
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】崔德柱 申請人:蘇州科德溯源儀器有限公司