煤矸石—黑滑石—铝矾土制备低膨胀高红外瓷质卫生陶瓷的初步研究

论文摘要

本课题创新地在卫生陶瓷坯体和釉料配方中较大量采用江西萍乡煤矸石废料和廉价的劣质原料江西广丰黑滑石为主要原料,并在坯体中引入铝矾土等原料,采用正交试验法、单因素实验法进行优化,制备了一种膨胀系数低、强度高、红外辐射率高的瓷质卫生陶瓷,技术指标达到：热膨胀系数为（2.99-3.20）×10-6/℃,红外辐射率在0.9-0.96,抗折强度在60MPa以上,烧成范围为1230-1270℃,吸水率为<0.5%。通过XRD、红外辐射率测量仪（IR）及其它常规测试等手段分析,结果表明：坯体显微结构中以堇青石为主晶相,使得制品具有较低的热膨胀系数和较高的红外辐射率；在烧成范围内,随着煤矸石和黑滑石用量的变化,样品的红外辐射率波动并不会很大,但随着烧成温度的变化,样品的红外辐射率会有相应变化；菱镁矿的引入,对降低热膨胀系数是有帮助的,但用量不能超过3%；通过对坯体泥浆解凝剂的优化实验,泥浆的解凝剂用腐殖酸钠为好,用量为0.5%；坯体泥浆中加入三聚磷酸钠和木质素磺酸钠的复合增强剂,加入量各为0.15%,生坯强度达到2.45MPa,相比于没加增强剂时样品生坯强度增加了206%。利用煤矸石和黑滑石为主要原料来制备瓷质卫生陶瓷,产品的热膨胀系数低能够延长产品的使用寿命、提升产品的使用环境,并具有功能化的高红外辐射率,对人们的健康非常有利,在以往还没有出现过对低膨胀高红外性能卫生陶瓷的研究。而且较大量地在坯体和釉料中使用煤矸石废料,开辟了废物利用的新途径,对环境保护和工业废物的资源化利用有积极意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 主要原料的概述
• 2.1.1 煤矸石
• 2.1.2 黑滑石
• 2.2 低膨胀材料的概述
• 2.2.1 固体材料热膨胀机理
• 2.2.2 低膨胀材料
• 2.2.3 低膨胀陶瓷的分类
• 2.2.4 低膨胀材料的应用范围
• 2.3 红外辐射陶瓷材料的概述
• 2.3.1 红外辐射陶瓷材料的定义
• 2.3.2 外辐射陶瓷材料的基本规律
• 2.3.3 红外光谱的形成条件
• 2.3.4 材料红外辐射的发射机理
• 2.3.5 红外辐射陶瓷的分类
• 2.3.6 红外辐射陶瓷的制备
• 2.3.7 红外辐射陶瓷的应用
• 2.3.8 改善陶瓷材料红外辐射的方法
• 2.4 我国卫生陶瓷的现状
• 2.5 本课题的选题背景和意义
• 2.6 本课题的研究方法和内容
• 3 实验部分
• 3.1 实验原料及制备工艺
• 3.1.1 实验主要原料
• 3.1.2 实验仪器及设备
• 3.1.3 工艺流程简介
• 3.2 坯体部分
• 3.2.1 坯体的正交实验
• 3.2.2 煤矸石用量的实验
• 3.2.3 烧成温度变化的实验
• 3.2.4 黑滑石用量的实验
• 3.2.5 铝矾土用量的实验
• 3.2.6 温度的重新确定
• 3.2.7 菱镁矿用量的实验
• 3.3 泥浆部分
• 3.3.1 泥浆性能的研究
• 3.3.2 生坯强度的研究
• 3.4 釉料部分
• 3.4.1 釉料的初步制备
• 3.4.2 釉料配方的调整
• 3.4.3 优化配方的釉料
• 3.4.4 釉料制备工艺的影响
• 3.5 制品的结构及性能表征
• 3.5.1 材料吸水率的测定
• 3.5.2 材料体积密度的测定
• 3.5.3 材料抗折强度的测定
• 3.5.4 材料热膨胀系数的测定
• 3.5.5 材料X射线衍射结构的测试
• 3.5.6 材料扫描电子显微镜结构的测试
• 3.5.7 材料差热-热重的测试
• 3.5.8 材料的红外性能测试
• 3.5.9 泥浆的相对黏度
• 3.5.10 釉面的白度和光泽度
• 4 实验结果分析与讨论
• 4.1 坯料部分
• 4.1.1 坯料基础配方实验结果分析与讨论
• 4.1.2 煤矸石用量的影响
• 4.1.3 不同烧结温度的影响
• 4.1.4 黑滑石用量的影响
• 4.1.5 铝矾土用量的影响
• 4.1.6 温度对优化配方的影响
• 4.1.7 优化配方的差热分析
• 4.1.8 外加菱镁矿及其用量的影响
• 4.2 泥浆部分
• 4.2.1 球磨时间对其流动性的影响
• 4.2.2 泥浆浓度对其流动性的影响
• 4.2.3 电解质对其流动性的影响
• 4.2.4 生坯强度改善的研究
• 4.2.5 注浆样品和干压样品的性能对比
• 4.3 釉料部分
• 4.3.1 釉料配方设计理论
• 4.3.2 釉料的初步制备
• 4.3.3 釉料配方的调整
• 4.3.4 优化配方的釉料
• 4.3.5 釉料制备工艺的影响
• 5 结论
• 6 致谢
• 参考文献