[发明专利]一种颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。颗粒增强陶瓷薄板，包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5%～30%，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。本发明的颗粒增强陶瓷薄板与不含有颗粒增强相的陶瓷薄板相比，弯曲强度可提高了近90%。

技术领域

本发明属于建筑行业用陶瓷薄板领域，具体涉及颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。主要用于提高陶瓷薄板的强度和韧性等力学性能，以获得轻质高强产品。

背景技术

陶瓷薄板具有节能降耗、节约资源、质量轻、耐火性好等特性，可以代替传统厚重的壁挂瓷板，材质轻盈方便运输，对墙体的拉扯力小，能够减轻墙体负载，具有广阔的应用前景。

但是，陶瓷薄板由于其面积大、厚度薄，加工与使用过程中还存在较多技术难题，其中机械强度不高的问题尤为突出。随着高层幕墙、高端家装、高端会所以及国家公共场所等对安全保障要求的不断提高，装饰用陶瓷薄板的强韧性亟需获得较好的提高。

现有涉及到高强陶瓷薄板及其制备方法的文献和专利，主要包含两类：一类是通过调整或增加矿物原料、优化烧成工艺以制备性能良好的陶瓷薄板(例如CN104355651A、CN103467107A等)，一类是采用复合结构，如在陶瓷背面复合环氧树脂型玻璃钢材料，以提高强度(例如“复合型强化陶瓷薄板的研制”，佛山陶瓷，2011(1)13.等)。市面常见陶瓷薄板原料通常采用矿物原料制备，其主要成分一般为SiO₂，其力学性能的提升较为有限，且韧性较差。现有技术主要通过调整烧成工艺或原料矿物成分的方法改善性能，但仍然难以满足对陶瓷薄板高强度、高韧性的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种较大程度地提高陶瓷薄板力学性能的颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。

本申请一方面提供一种颗粒增强陶瓷薄板，其包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5％～30％，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。

根据上述发明，通过引入颗粒增强相，利用颗粒与基体材料的界面效应以及弥散强化机制，具体而言，颗粒增强相均匀弥散分布于基体相中，在陶瓷中起到负载传递和对裂纹的钉扎等作用，能够阻止晶界的滑移与裂纹的偏转，能够较大程度地提高陶瓷薄板力学性能，实现陶瓷薄板的增强增韧。例如，本发明的颗粒增强陶瓷薄板与不含有颗粒增强相的陶瓷薄板相比，弯曲强度可提高了近90％。

较佳地，所述颗粒增强相选自ZrO₂、锆的无机盐、ZrSiO₄、锆英石、Al₂O₃、铝矾土、硬水铝石、铝的无机盐、Y₂O₃、SiC中的至少一种。

优选地，所述锆的无机盐选自氧氯化锆、四氯化锆、八水氧氯化锆中的至少一种。

优选地，所述铝的无机盐选自氢氧化铝、氯化铝中的至少一种。

本发明的颗粒增强陶瓷薄板的弯曲强度可为100～150MPa。

优选地，所述颗粒增强陶瓷薄板的厚度为3.5～25.5mm。

本申请另一方面提供一种颗粒增强陶瓷薄板的制备方法，包括以下步骤：

(1)混料：将所述颗粒增强相按质量配比为5％～30％加入陶瓷薄板原始粉料，经湿法磨细，造粒、过筛，获得混合原料；

(2)将混合原料造粒、成型，得到素坯；

(3)将素坯烧结，获得颗粒增强陶瓷薄板。

根据上述发明，利用湿法工艺完成原料的均匀混合，且制备方法较为简单，完全能够满足生产工艺需求。