CN111205674A

CN111205674A - 陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法

Info

Publication number: CN111205674A
Application number: CN202010066875.7A
Authority: CN
Inventors: 司伟
Original assignee: Beijing Wonderroad Magnesium Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Wonderroad Magnesium Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: CN111205674B

Abstract

本发明公开了一种陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将80～84％的TiO₂、6～10％的含镍化合物、0～5％的LiF和5～10％硼砂研磨均匀，加入水混合后制成泥坯阴干后烘干，在1100～1300℃煅烧2～4小时，获得黄色玻璃陶瓷颜料；向上述所得颜料中加入析晶促进剂和70～85％的玻璃粉，添加聚乙烯醇水溶液，再挤压成型，烧结，获得黄色玻璃陶瓷。本发明制得的黄色玻璃陶瓷颜料颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922‑2008)的9.4YR7/8.8颜色一致，制得的黄色玻璃陶瓷颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922‑2008)的4.4Y8/9.2颜色一致，满足国家建材行业标准《微晶玻璃陶瓷复合砖》(JC/T 994‑2019)的要求。

Description

陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃陶瓷技术领域，具体涉及一种陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

玻璃陶瓷是通过玻璃在加热过程中进行控制晶化而制得的一种含有大量微晶体的多晶固体材料，它具有一系列优良的性能。玻璃陶瓷装饰材料是一种新型的高档的建筑装修材料。在国内，其占高档建筑装修材料市场的份额日益增大，陆续用于机场、会堂、展览馆、地铁、家庭居室等场合。从目前已获得应用的玻璃陶瓷来看，其主要性能特点是：密度小孔隙率极低甚至零孔隙率、热膨胀系数可调、机械强度高、电气绝缘性优良、介电损耗小、不导磁，耐磨、耐高温、化学稳定性好，因而它既可作为结构材料，也可作为功能材料，在国防尖端技术、生物医学材料、能源、化工、冶金、汽车、机械、建筑及生活等诸多领域正获得日益广泛地应用。但是，目前玻璃陶瓷作为装饰材料还面临一个问题，现在生产的玻璃陶瓷颜色较单一，其颜色不如传统装饰材料的艳丽。

传统制备玻璃陶瓷的玻璃原料方法是熔融析晶法，其中晶化温度过高(1500℃左右)，熔制后的液体需降温至800℃左右制成基础玻璃，基础玻璃还需要进一步经历核化、晶化、退火等步骤。制备过程中需要控制玻璃原料的整体成分和性能，晶化处理工艺复杂(成核、长大两段处理法)，生产过程中需要消耗大量的矿物资源和能量，同时在部分原料的制备过程中对原始玻璃料的成分要求苛刻。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法。来解决传统玻璃陶瓷工艺繁琐、耗能较多的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种陶瓷颜料组合物，包括质量百分比如下的各组分：80～84％的TiO₂，6～10％的含镍化合物，0～5％的LiF和5～10％硼砂。

优选地，所述含镍化合物为NiCl₂、NiO、NiSO₄中的一种。

一种黄色玻璃陶瓷颜料，由上述任意一项所述的组合物制成。

一种黄色玻璃陶瓷颜料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按上述组合物的比例称量原料，研磨均匀；

S2、向步骤S1所得的原料中加入水混合，制成泥坯阴干后烘干；

S3、将烘干后的泥坯进行煅烧，煅烧温度为1100～1300℃，煅烧时间为2～4小时；

S4、将步骤S3所得的材料粉碎并研磨，得到黄色玻璃陶瓷颜料。

优选地，步骤S4中，将粉碎并研磨后的材料过100～150目筛。

一种玻璃陶瓷，由10～20％的上述任意一项所述的黄色玻璃陶瓷颜料、5～10％的析晶促进剂和70～85％的玻璃粉制成。

优选地，所述析晶促进剂为氟云母、钙铝黄长石和顽辉石中的一种。

一种玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S10、将上述任意一项所述的黄色玻璃陶瓷颜料、析晶促进剂和玻璃粉分别按10～20％、5～10％和70～85％的质量占比混合均匀，添加6～8％的聚乙烯醇水溶液使材料粘接；

S20、将步骤S10所得的材料进行挤压，挤压压力为7.5～15MPa；

S30、将步骤S20所得的材料进行烧结，烧结温度为900～1100℃，保温时间为2～4小时，随炉冷却后得到黄色玻璃陶瓷。

与现有技术比较，本发明所述的陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法，有益效果如下：

1、本发明制备的黄色玻璃陶瓷颜料80％的成分为TiO₂，TiO₂利用自然光在常温和常压条件下即可催化、分解细菌和污染物，无毒，环境友好；制得的黄色玻璃陶瓷颜料颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922-2008)的9.4YR7/8.8颜色一致；

2、本发明在相对低的温度下(最低仅为900℃)即可一步获得黄色玻璃陶瓷，加入的析晶促进剂直接与玻璃粉、黄色玻璃陶瓷颜料发生反应析晶作用，获得结构致密的玻璃陶瓷。无须制备基础玻璃，也无需经历核化、晶化、退火等步骤，工艺简便，耗能低，能够满足环境保护和清洁生产的要求；

3、制得的黄色玻璃陶瓷颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T18922-2008)的4.4Y8/9.2颜色一致，满足国家建材行业标准《微晶玻璃陶瓷复合砖》(JC/T 994-2019)的要求，可应用于建筑材料、结构材料、绝缘材料、耐磨材料等领域，具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1a为实施例1中所制备的黄色玻璃陶瓷的扫描电子显微镜照片；

图1b为实施例2中所制备的黄色玻璃陶瓷的扫描电子显微镜照片；

图1c为实施例3中所制备的黄色玻璃陶瓷的扫描电子显微镜照片；

图2为实施例1～3中所制备的黄色玻璃陶瓷X射线衍射图；

图3为实施例1～3中所制备的黄色玻璃陶瓷的断裂模数测定值对比图；

图4a为实施例1中所制备的黄色玻璃陶瓷的照片；

图4b为实施例2中所制备的黄色玻璃陶瓷的照片；

图4c为实施例3中所制备的黄色玻璃陶瓷的照片；

图2、3中，a、b、c分别对应实施例1、2、3中制备的黄色玻璃陶瓷。

具体实施方式

实施例1：

陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：按照质量百分比，分别称取80％的TiO₂，10％的NiCl₂(可替换为NiO、NiSO₄等镍盐)，5％的LiF和5％硼砂，研磨均匀后，加入少量水制成泥坯，阴干后，在80℃烘干，烘干后的泥坯在1100℃煅烧4小时，粉碎并研磨，过120筛，获得黄色玻璃陶瓷颜料。以15％的颜料、5％的氟云母(KMg₃AlSi₃O₁₀F₂)和80％的玻璃粉混合均匀，添加6％的聚乙烯醇水溶液使材料粘结，将其放入模具中，以压力7.5MPa压制成型后，在900℃保温2小时后随炉冷却，获得添加氟云母的黄色玻璃陶瓷。该黄色玻璃陶瓷的平均密度为2.20g/cm³，吸水率为0.003％。

从图1a中可以看出加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，从玻璃基质中有大量的晶体析出，说明在上述条件下发生了反应析晶。对所得黄色玻璃陶瓷进行XRD检测，结果如图2所示，加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，主要晶相为金红石型TiO₂与透辉石，结合扫描电子显微镜照片可知，此时析晶促进剂已与玻璃发生了反应，生成了透辉石晶体。如图3所示，依据《陶瓷砖试验方法第4部分：断裂模数和破坏强度的测定》国家标准GB/T 3810.4-2016，测得52mm×52mm大小尺寸的玻璃陶瓷断裂模数为44.6MPa。如图4a所示，制得黄色玻璃陶瓷的颜色用RGB法表示为：(120-150，80-110，10-40)。该颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922-2008)的4.4Y8/9.2颜色一致，照片可见黄色玻璃陶瓷表面致密平整，颜色鲜艳，满足国家建材行业标准《微晶玻璃陶瓷复合砖》(JC/T 994-2019)的要求。

实施例2：

陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：按照质量百分比，分别称取82％的TiO₂，8％的NiO和10％硼砂，研磨均匀后，加入少量水制成泥坯，阴干后，在80℃烘干，烘干后的泥坯在1200℃煅烧3小时，粉碎并研磨，过150筛，获得黄色玻璃陶瓷颜料。以20％的颜料、10％的钙铝黄长石(Ca₂Al₂SiO₇)和70％的玻璃粉混合均匀，添加7％的聚乙烯醇水溶液使材料粘结，将其放入模具中，以压力12MPa压制成型后，在1000℃保温4小时后随炉冷却，获得添加钙铝黄长石的黄色玻璃陶瓷。

从图1b中可以看出加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，从玻璃基质中有大量的晶体析出，说明在上述条件下发生了反应析晶。对所得黄色玻璃陶瓷进行XRD检测，结果如图2所示，加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，主要晶相为金红石型TiO₂与透辉石，结合扫描电子显微镜照片可知，此时析晶促进剂已与玻璃发生了反应，生成了透辉石晶体。如图3所示，依据《陶瓷砖试验方法第4部分：断裂模数和破坏强度的测定》国家标准GB/T 3810.4-2016，测得52mm×52mm大小尺寸的玻璃陶瓷断裂模数为52.1MPa。如图4b所示，制得黄色玻璃陶瓷的颜色用RGB法表示为：(150-170，100-120，5-20)。该颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922-2008)的4.4Y8/9.2颜色一致，照片可见黄色玻璃陶瓷表面致密平整，颜色鲜艳，满足国家建材行业标准《微晶玻璃陶瓷复合砖》(JC/T 994-2019)的要求。

实施例3：

陶瓷颜料组合物、黄色玻璃陶瓷颜料、玻璃陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：按照质量百分比，分别称取84％的TiO₂，6％的NiCl₂，4％的LiF和6％硼砂，研磨均匀后，加入少量水制成泥坯，阴干后，在80℃烘干，烘干后的泥坯在1300℃煅烧2小时，粉碎并研磨，过100筛，获得黄色玻璃陶瓷颜料。以10％的颜料、5％的顽辉石和85％的玻璃粉混合均匀，添加8％的聚乙烯醇水溶液使材料粘结，将其放入模具中，以压力15MPa压制成型后，在1100℃保温3小时后随炉冷却，获得添加顽辉石(MgSiO₃)的黄色玻璃陶瓷。该黄色玻璃陶瓷的平均密度为2.34g/cm³，吸水率为0.27％。

从图1c中可以看出加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，从玻璃基质中有大量的晶体析出，说明在上述条件下发生了反应析晶。对所得黄色玻璃陶瓷进行XRD检测，结果如图2所示，加入黄色玻璃陶瓷颜料烧结后，主要晶相为金红石型TiO₂与透辉石，结合扫描电子显微镜照片可知，此时析晶促进剂已与玻璃发生了反应，生成了透辉石晶体。如图3所示，依据《陶瓷砖试验方法第4部分：断裂模数和破坏强度的测定》国家标准GB/T 3810.4-2016，测得52mm×52mm大小尺寸的玻璃陶瓷断裂模数为45.7MPa。如图4c所示，制得的黄色玻璃陶瓷的颜色用RGB法表示为：(140-160，105-115，0-10)。该颜色与国家标准《建筑颜色的表示方法》(GB/T 18922-2008)的4.4Y8/9.2颜色一致，照片可见黄色玻璃陶瓷表面致密平整，颜色鲜艳，满足国家建材行业标准《微晶玻璃陶瓷复合砖》(JC/T 994-2019)的要求。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种陶瓷颜料组合物，其特征在于：包括质量百分比如下的各组分：80～84％的TiO₂，6～10％的含镍化合物，0～5％的LiF和5～10％硼砂。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷颜料组合物，其特征在于：所述含镍化合物为NiCl₂、NiO、NiSO₄中的一种。

3.一种黄色玻璃陶瓷颜料，其特征在于：由权利要求1或2所述的组合物制成。

4.一种黄色玻璃陶瓷颜料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按权利要求1所述的比例称量原料，研磨均匀；

5.根据权利要求4所述的黄色玻璃陶瓷颜料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，将粉碎并研磨后的材料过100～150目筛。

6.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由10～20％的权利要求3至5中任意一项所述的黄色玻璃陶瓷颜料、5～10％的析晶促进剂和70～85％的玻璃粉制成。

7.根据权利要求6所述的一种玻璃陶瓷，其特征在于：所述析晶促进剂为氟云母、钙铝黄长石和顽辉石中的一种。

8.一种玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S10、将权利要求3至5中任意一项所述的黄色玻璃陶瓷颜料、析晶促进剂和玻璃粉按权利要求6、7所述混合均匀，添加6～8％的聚乙烯醇水溶液使材料粘接；

S20、将步骤S10所得的材料进行挤压，挤压压力为7.5～15MPa；