一种海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料及其制备方法与流程

本发明涉及一种日用陶瓷的生产方法，特别涉及海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料生产工艺方法。

背景技术：

贝壳瓷属于钙质瓷，是一种软质瓷，其瓷质细腻，白度高，透明度好，但其强度与绢云母瓷、镁质瓷等相比较是弱项，作为一种高档日用瓷器，其强度直接影响了它的使用寿命，钙质瓷的増韧、增强也成为陶瓷研究的一个重要方向和技术指标。

纤维强韧化是目前陶瓷强韧化方法中效果最为显著的一种方法，它不仅能提高陶瓷的韧性，而且能提高陶瓷的强度。现有用于纤维增强陶瓷基复合材料的纤维有氧化铝系列纤维、碳化硅系列纤维、氮化硅系列纤维及碳纤维。但是，这些纤维用于陶瓷强韧化存在着生产成本高和工艺复杂的缺点。

技术实现要素：

本发明为弥补现有技术的不足，提供了一种生产成本低、制备工艺简单且高强高韧的海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料，其特征在于：包括以重量份计的如下原料制成：贝壳粉35-55份，长石粉10-20份，石英粉5-15份，粘土25-45份，海泡石纳米纤维5-10份。

上述海泡石纳米纤维强化贝壳陶瓷坯料，其组分中所述的贝壳粉、长石粉、石英粉、粘土都是组成公知的矿物原料。

上述海泡石纳米纤维强化贝壳陶瓷坯料，其组分中海泡石纳米纤维是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐矿物，标准晶体化学式为si12o30mg8(oh)4(h2o)4•8h2o，属于海泡石-坡缕石粘土矿物族，理论化学成分为：sio2，55.56wt%；mgo，24.89wt%；h2o⁺，8.34wt%；h2o^-，11.12wt%。

本发明的更有方案为：

一种海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料，以重量份计的如下原料配比为：贝壳粉35份，长石粉15份，石英粉10份，粘土34份，海泡石纳米纤维6份。

所述海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷坯料的制备方法，包括如下步骤：

（1）海泡石纳米纤维制备：将海泡石原矿经过选矿，水洗，自然干燥，齿式破碎机粉碎成10～20mm颗粒，然后经气流磨处理，得到海泡石矿物纳米纤维；

（2）泥料制备：将原料贝壳粉、长石粉、石英粉、粘土、海泡石纳米纤维混合加入球磨机湿磨，料：球：水的比例为1:2:1，研磨16-20小时，然后加入海泡石纳米纤维继续研磨0.5-1小时，再除铁、过筛、脱水、练泥、陈腐制成泥料备用；

（3）坯体制备：将上述泥料进行坯体成型、干燥和修坯，制得坯体；

（4）泥胎素烧：将成型的泥胎在1200-1280℃的温度条件下烧制，使胎型收缩固定，制成瓷胎。

其优选的是：

步骤（1）中，得到海泡石矿物纳米纤维的纤维长度为0.2-2μm，直径为20-100nm。

步骤（4）中，烧制时间为15-20分钟。

海泡石（sepiolite）是一种纤维状富镁硅酸盐矿物,外观为灰白色流动粉末，其纳米纤维状结构使其具备了成为良好增韧材料的基础。海泡石矿物的化学组成与传统陶瓷原料的化学组成相近，可以直接作为陶瓷配方的主成份，且海泡石的针状颗粒易在水中或极性溶剂中有规律地互相穿插成网络结构，从而形成具有较好流变性的高粘度悬浮液，增大陶瓷泥浆的稳定性、触变性及稠度。在我国海泡石矿产资源比较丰富，用途已达130多种，是一种极具开发和利用价值的矿物材料。目前我国海泡石主要廉价出口到日本等国家，国内仅仅用作保温材料，这不仅获得的附加值极低而且是资源的浪费。因此，充分利用我国海泡石矿产资源，开发高附加值的海泡石产品势在必行。将海泡石应用于强韧化陶瓷，既能节约成本，又能提高海泡石矿物资源的利用率和附加值。

本发明在不改变普通陶瓷制备工艺的基础上，向贝壳瓷原料中添加海泡石纳米纤维，添加的海泡石矿物纳米纤维与贝壳瓷组成中的其它原料结合，明显地提高了贝壳瓷的强度和韧性。

本发明海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷的性能指标是：

使用本发明制成的海泡石纳米纤维强化的贝壳陶瓷产品，抗热震性好，抗折强度比原来提高20%以上，各类洗碗机、微波炉均可放心使用，放射性核素检查结果也远低于国家标准，实现了健康环保的目的。此外坯料中引入海泡石纳米纤维，还增强坯料的可塑性，提高了成型率，提高了坯体致密度，减少了变形、开裂等缺陷，降低了成本。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷烧成曲线。

图2是300℃海泡石纳米纤维煅烧的微观形貌电子显微镜图片。

图3是600℃海泡石纳米纤维煅烧的微观形貌电子显微镜图片。

图4是900℃海泡石纳米纤维煅烧的微观形貌电子显微镜图片。

图5是1200℃海泡石纳米纤维煅烧的微观形貌电子显微镜图片。

图6是未添加海泡石贝壳瓷的裂纹扩展路径图片。

图7是添加海泡石贝壳瓷的裂纹扩展路径图片。

（五）具体实施方式

实施例1

（1）海泡石纳米纤维制备：将海泡石原矿经过选矿，水洗，自然干燥，齿式破碎机粉碎成10～20mm颗粒，然后经气流磨处理，得到海泡石矿物纳米纤维，纤维长度0.2-2μm，直径20-100nm；

（2）泥料制备：将各种原料按比例混合：贝壳粉35份，长石粉10份，石英粉5份，粘土25份，直接入球磨机湿磨，料：球：水的比例为1:2:1，研磨18小时，细度达到万孔筛余小于0.02%，然后加入海泡石纳米纤维5份，继续研磨0.5小时，再除铁、过筛、脱水、练泥、陈腐制成泥料备用；

（3）坯体制备：将上述泥料进行坯体成型、干燥和修坯，制得坯体；

（4）泥胎素烧：将成型的泥胎在1250℃的温度下烧制15分钟，使胎型收缩固定，制成瓷胎。

实施例2

（1）海泡石纳米纤维制备：将海泡石原矿经过选矿，水洗，自然干燥，齿式破碎机粉碎成10～20mm颗粒，然后经气流磨处理，得到海泡石矿物纳米纤维，纤维长度0.2-2μm，直径20-100nm；

（2）泥料制备：将各种原料按比例混合：贝壳粉35份，长石粉15份，石英粉10份，粘土34份，直接入球磨机湿磨，料：球：水的比例为1:2:1，研磨18小时，细度达到万孔筛余小于0.02%，然后加入海泡石纳米纤维6份，继续研磨0.5小时，再除铁、过筛、脱水、练泥、陈腐制成泥料备用；

（3）坯体制备：将上述泥料进行坯体成型、干燥和修坯，制得坯体；

（4）泥胎素烧：将成型的泥胎在1250℃的温度下烧制15分钟，使胎型收缩固定，制成瓷胎。

实施例3

（1）海泡石纳米纤维制备：将海泡石原矿经过选矿，水洗，自然干燥，齿式破碎机粉碎成10～20mm颗粒，然后经气流磨处理，得到海泡石矿物纳米纤维，纤维长度0.2-2μm，直径20-100nm；

（2）泥料制备：将各种原料按比例混合：贝壳粉45份，长石粉18份，石英粉18份，粘土40份，直接入球磨机湿磨，料：球：水的比例为1:2:1，研磨18小时，细度达到万孔筛余小于0.02%，然后加入海泡石纳米纤维8份，继续研磨0.5小时，再除铁、过筛、脱水、练泥、陈腐制成泥料备用；

（3）坯体制备：将上述泥料进行坯体成型、干燥和修坯，制得坯体；

（4）泥胎素烧：将成型的泥胎在1250℃的温度下烧制15分钟，使胎型收缩固定，制成瓷胎。

实施例4

（1）海泡石纳米纤维制备：将海泡石原矿经过选矿，水洗，自然干燥，齿式破碎机粉碎成10～20mm颗粒，然后经气流磨处理，得到海泡石矿物纳米纤维，纤维长度0.2-2μm，直径20-100nm；

（2）泥料制备：将各种原料按比例混合：贝壳粉55份，长石粉20份，石英粉15份，粘土45份，直接入球磨机湿磨，料：球：水的比例为1:2:1，研磨18小时，细度达到万孔筛余小于0.02%，然后加入海泡石纳米纤维10份，继续研磨0.5小时，再除铁、过筛、脱水、练泥、陈腐制成泥料备用；

（3）坯体制备：将上述泥料进行坯体成型、干燥和修坯，制得坯体；

（4）泥胎素烧：将成型的泥胎在1250℃的温度下烧制15分钟，使胎型收缩固定，制成瓷胎。

对实施例1进行抗折强度测试，结果为海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷的抗折强度135kg/㎡。

对实施例2进行抗折强度测试，结果为海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷的抗折强度140kg/㎡。

对实施例3进行抗折强度测试，结果为海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷的抗折强度136kg/㎡。

对实施例4进行抗折强度测试，结果为海泡石纳米纤维强韧化贝壳瓷的抗折强度131kg/㎡。