[发明专利]一种轻质低导热陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷制备技术领域，特别涉及一种轻质低导热陶瓷及其制备方法。

背景技术

根据使用领域的不同，传统陶瓷可分为日用陶瓷、艺术陈列陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、化工陶瓷、化学瓷、电瓷及其它工业用陶瓷。日用陶瓷在餐具、茶具等领域具有较大的市场，但由于其质量过重，导致烧成、运输成本提高，在使用过程中，存在导热过快、保温效果差、易烫手等缺点，使用安全性低。艺术陈列陶瓷大多制作精美，但是质量过重导致烧成成本高、搬运过程不安全、施工困难等问题，且烧成过程易开裂。建筑陶瓷市场大、用量多、装饰效果好，但是其重量大，导致生产成本高、能源消耗大，且产品除具有装饰效果外，不具备保温隔热及隔音作用。卫生陶瓷用量大、品种多，但是卫生陶瓷尺寸和重量均较大，要消耗大量的矿产资源和燃料能源，生产成本较高，人工劳动强度大，运输和安装成本高。

因此，开发一种轻质陶瓷应用于传统陶瓷领域很有必要。轻质陶瓷的基体属于多孔陶瓷材料，从多孔陶瓷材料成孔角度进行分析，多孔陶瓷材料的制备方法可以分为三大类：(1)陶瓷成型前成孔：使用含有孔结构的原料，制备多孔陶瓷材料；(2)陶瓷成型过程中成孔：制备包含孔洞(或有机物)的陶瓷材料坯体，再经过烧结，得到多孔陶瓷材料；(3)陶瓷烧结过程中成孔：高温直接发泡，制备多孔陶瓷材料。

上述方法中，方法(1)可以通过添加轻质多孔的添加剂实现，如沸石、硅藻土、膨胀玻璃微珠等，但是此方法存在原料成本较高的问题；方法(2)包括有机泡沫浸渍法、添加造孔剂法和直接发泡法，三种方法成型工艺复杂，均受多种工艺参数影响；方法(3)可以通过添加高温发泡剂或可膨胀原料实现，此方法操作简单，成本低，但是发泡过程难以控制，容易出现发泡不均匀的现象。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种轻质低导热陶瓷及其制备方法。本发明利用空心球制备轻质低导热陶瓷，制备工艺简单，能耗低，具有普适性；制备的轻质陶瓷容重可控，微观结构均匀，隔热保温，使用安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种轻质低导热陶瓷，由釉料和基体组成，所述基体由空心球、发泡剂、稳泡剂、粘结剂、助熔剂按质量份比80～100：0.5～5：0.1～2：0.5～5：2～10组成。

所述空心球为空心微珠，由玻璃粉、粘土、高岭土、长石、石英中的一种或多种组成。

所述空心微珠的容重为0.20～0.80g/cm³，直径为40～800μm。

所述发泡剂为碳酸钙、碳酸镁、方解石、石灰石、菱镁矿、白云石、碳黑中的一种或多种。

所述稳泡剂为六偏磷酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硼酸中的一种或多种。

所述粘结剂为水玻璃、聚乙烯醇溶液中的一种或多种。

所述助熔剂为Na₂SiF₆、Na₂CO₃、Na₂B₄O₇、CaSO₄中的一种或多种。

上述轻质低导热陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将各原料混合均匀，得到预混料；

(2)将预混料放入模具中，于加热炉内烧结，得到基体；

(3)对基体上釉，自然干燥，得到陶瓷坯体；

(4)对陶瓷坯体进行烧结，得到轻质低导热陶瓷。

其中，

步骤(2)中所述烧结的工艺为以2～10℃/min升温至400～600℃，保温30～60min，然后以5～15℃/min升温至700～1500℃，保温60～120min，最后以10～20℃/min降温至400～500℃，之后随炉冷却。

步骤(4)中所述烧结的工艺为以2～10℃/min升温至700～1500℃，保温60～120min。

本发明所制备基体的容重为0.1～1.5g/cm³，孔径尺寸为0.05～2mm，导热系数为0.02～0.1W/(m·K)。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用空心球制备轻质低导热陶瓷，制备工艺简单，能耗低、成本低，发泡过程可控，具有普适性，可规模化生产，能够有效降低运输成本。

(2)本发明制备的轻质陶瓷容重可控，微观结构均匀，隔热保温，使用安全，外观上和传统陶瓷没有区别，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为轻质低导热陶瓷的制备工艺流程图。