一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明涉及瓷砖技术领域，具体涉及一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法。
背景技术
瓷砖，是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结之过程，而形成的一种耐酸碱的瓷质或石质等，建筑或装饰材料，称之为瓷砖。其原材料多由粘土、石英砂，经过高温后压缩等等混合而成，具有很高的硬度。
现有的瓷砖采用废料回收，虽可得到资源利用，但是制备的瓷砖耐磨性差，同时强度性能也不是很好，基于此，本发明对其协调改进优化，进一步的改进处理。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，包括以下步骤：
步骤一：称取重量份原料：瓷砖废料25-30份、10-20份钾钠长石、煅烧凹凸棒土5-10份、烧滑石3-6份、基于晶须改性的纳米针状磷灰石3-6份、氧化钡1-5份、处理改性液25-30份；
步骤二：将钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石、改性纳米针状磷灰石、氧化钡依次送入到球磨机中球磨，球磨过100目，得到球磨料；
步骤三：球磨料再置于处理改性液中，于55-65℃下搅拌反应20-30min，搅拌转速为350-400r/min，反应结束、水洗、干燥；
步骤四，将步骤三产物压制成型，压制压力为20-30MPa，得到成型瓷砖体；
步骤五：将成型瓷砖体置于烧结炉中烧结处理，烧结结束，得到瓷砖。
优选地，所述煅烧凹凸棒土为凹凸棒土送入到750-850℃下煅烧20-30min，最后空冷至室温。
优选地，所述基于晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法为：
S101：将纳米针状磷灰石送入到2-3重量倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，得到纳米针状磷灰石分散液；
S102：将5-10份碳化硅晶须送入到10-20份壳聚糖水溶液中，然后加入1-3份烷基磺酸钠、0.5-0.9份硅溶胶和0.2-0.5份硫酸镧，搅拌混合充分，得到晶须处理液；
S103：将晶须处理液按照重量比1:5加入到S101的纳米针状磷灰石分散液中，搅拌反应处理，处理结束，水洗、干燥，得到基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
本发明的发明人发现产品中未加入基于晶须改性的纳米针状磷灰石，产品的耐磨、强度显著降低，同时采用纳米针状磷灰石代替产品原料，产品的性能效果改进不明显，此外，基于晶须改性的纳米针状磷灰石的原料制备方法不同，产品性能效果不同，只有采用本发明的方法制备的基于晶须改性的纳米针状磷灰石性能改进效果最显著；
优选地，所述盐酸溶液的质量分数为5-9%；所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20%。
优选地，所述S103的搅拌反应处理的转速为600-800r/min，反应时间为20-30min，反应温度为55-65℃。
优选地，所述处理改性液的制备方法为：
S11：将5-10份石墨烯送入到30-40份质量分数为10-15%的海藻酸钠溶液中超声分散，再水洗、干燥，得到预处理石墨烯；
S12：20-30份预处理石墨烯加入到35-45份十二烷基硫酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入3-6份草酸钠和1-3份硅烷偶联剂，搅拌混合充分，得到处理改性液。
此外，本发明的发明人发现本发明未采用处理改性液处理，产品的强度、耐磨性能均发生显著降低，处理改性液的处理可与产品加入基于晶须改性的纳米针状磷灰石起到协同增效的效果，共同增强产品的性能，此外，处理改性液中石墨烯采用碳纳米管代替，实现不了本发明的协同增效效果，只有采用本发明的石墨烯原料才能实现本发明的性能效果。
优选地，所述超声分散的功率为350-400W，超声时间为20-30min。
优选地，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20-25%。
优选地，所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560。
优选地，所述步骤五中烧结处理的温度为1150-1170℃，烧结时间为20-30min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明瓷砖以瓷砖废料为基料，通过钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石和氧化钡等原料作为辅料，而基于晶须改性的纳米针状磷灰石的原料作为协助协效料，通过纳米针状磷灰石的针状结构进行填充，而碳化硅晶须经过改性协配，二者协效，增强瓷砖的耐磨效果，同时处理改性液以石墨烯经过海藻酸钠溶液分散，提高分散度，通过十二烷基硫酸钠溶液、草酸钠和硅烷偶联剂组合形成的处理改性液，通过对瓷砖原料优化改性，制备的瓷砖具有优异的耐磨、强度性能，二者性能可显著的协调式改进。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，包括以下步骤：
步骤一：称取重量份原料：瓷砖废料25-30份、10-20份钾钠长石、煅烧凹凸棒土5-10份、烧滑石3-6份、基于晶须改性的纳米针状磷灰石3-6份、氧化钡1-5份、处理改性液25-30份；
步骤二：将钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石、改性纳米针状磷灰石、氧化钡依次送入到球磨机中球磨，球磨过100目，得到球磨料；
步骤三：球磨料再置于处理改性液中，于55-65℃下搅拌反应20-30min，搅拌转速为350-400r/min，反应结束、水洗、干燥；
步骤四，将步骤三产物压制成型，压制压力为20-30MPa，得到成型瓷砖体；
步骤五：将成型瓷砖体置于烧结炉中烧结处理，烧结结束，得到瓷砖。
本实施例的煅烧凹凸棒土为凹凸棒土送入到750-850℃下煅烧20-30min，最后空冷至室温。
本实施例的基于晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法为：
S101：将纳米针状磷灰石送入到2-3重量倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，得到纳米针状磷灰石分散液；
S102：将5-10份碳化硅晶须送入到10-20份壳聚糖水溶液中，然后加入1-3份烷基磺酸钠、0.5-0.9份硅溶胶和0.2-0.5份硫酸镧，搅拌混合充分，得到晶须处理液；
S103：将晶须处理液按照重量比1:5加入到S101的纳米针状磷灰石分散液中，搅拌反应处理，处理结束，水洗、干燥，得到基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为5-9%；所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20%。
本实施例的S103的搅拌反应处理的转速为600-800r/min，反应时间为20-30min，反应温度为55-65℃。
本实施例的处理改性液的制备方法为：
S11：将5-10份石墨烯送入到30-40份质量分数为10-15%的海藻酸钠溶液中超声分散，再水洗、干燥，得到预处理石墨烯；
S12：20-30份预处理石墨烯加入到35-45份十二烷基硫酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入3-6份草酸钠和1-3份硅烷偶联剂，搅拌混合充分，得到处理改性液。
本实施例的超声分散的功率为350-400W，超声时间为20-30min。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20-25%。
本实施例的硅烷偶联剂为偶联剂KH560。
本实施例的步骤五中烧结处理的温度为1150-1170℃，烧结时间为20-30min。
实施例1.
本实施例的一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，包括以下步骤：
步骤一：称取重量份原料：瓷砖废料25份、10-份钾钠长石、煅烧凹凸棒土5份、烧滑石3份、基于晶须改性的纳米针状磷灰石3份、氧化钡1份、处理改性液25份；
步骤二：将钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石、改性纳米针状磷灰石、氧化钡依次送入到球磨机中球磨，球磨过100目，得到球磨料；
步骤三：球磨料再置于处理改性液中，于55℃下搅拌反应20min，搅拌转速为350r/min，反应结束、水洗、干燥；
步骤四，将步骤三产物压制成型，压制压力为20MPa，得到成型瓷砖体；
步骤五：将成型瓷砖体置于烧结炉中烧结处理，烧结结束，得到瓷砖。
本实施例的煅烧凹凸棒土为凹凸棒土送入到750℃下煅烧20min，最后空冷至室温。
本实施例的基于晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法为：
S101：将纳米针状磷灰石送入到2重量倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，得到纳米针状磷灰石分散液；
S102：将5份碳化硅晶须送入到10份壳聚糖水溶液中，然后加入1份烷基磺酸钠、0.5份硅溶胶和0.2份硫酸镧，搅拌混合充分，得到晶须处理液；
S103：将晶须处理液按照重量比1:5加入到S101的纳米针状磷灰石分散液中，搅拌反应处理，处理结束，水洗、干燥，得到基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为5%；所述壳聚糖水溶液的质量分数为10%。
本实施例的S103的搅拌反应处理的转速为600r/min，反应时间为20min，反应温度为55℃。
本实施例的处理改性液的制备方法为：
S11：将5份石墨烯送入到30份质量分数为10%的海藻酸钠溶液中超声分散，再水洗、干燥，得到预处理石墨烯；
S12：20份预处理石墨烯加入到35份十二烷基硫酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入3份草酸钠和1份硅烷偶联剂，搅拌混合充分，得到处理改性液。
本实施例的超声分散的功率为350W，超声时间为20min。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20%。
本实施例的硅烷偶联剂为偶联剂KH560。
本实施例的步骤五中烧结处理的温度为1150℃，烧结时间为20min。
实施例2.
本实施例的一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，包括以下步骤：
步骤一：称取重量份原料：瓷砖废料30份、20份钾钠长石、煅烧凹凸棒土10份、烧滑石6份、基于晶须改性的纳米针状磷灰石6份、氧化钡5份、处理改性液30份；
步骤二：将钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石、改性纳米针状磷灰石、氧化钡依次送入到球磨机中球磨，球磨过100目，得到球磨料；
步骤三：球磨料再置于处理改性液中，于65℃下搅拌反应30min，搅拌转速为400r/min，反应结束、水洗、干燥；
步骤四，将步骤三产物压制成型，压制压力为30MPa，得到成型瓷砖体；
步骤五：将成型瓷砖体置于烧结炉中烧结处理，烧结结束，得到瓷砖。
本实施例的煅烧凹凸棒土为凹凸棒土送入到850℃下煅烧30min，最后空冷至室温。
本实施例的基于晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法为：
S101：将纳米针状磷灰石送入到3重量倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，得到纳米针状磷灰石分散液；
S102：将10份碳化硅晶须送入到20份壳聚糖水溶液中，然后加入3份烷基磺酸钠、0.9份硅溶胶和0.5份硫酸镧，搅拌混合充分，得到晶须处理液；
S103：将晶须处理液按照重量比1:5加入到S101的纳米针状磷灰石分散液中，搅拌反应处理，处理结束，水洗、干燥，得到基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为9%；所述壳聚糖水溶液的质量分数为20%。
本实施例的S103的搅拌反应处理的转速为800r/min，反应时间为30min，反应温度为65℃。
本实施例的处理改性液的制备方法为：
S11：将10份石墨烯送入到40份质量分数为15%的海藻酸钠溶液中超声分散，再水洗、干燥，得到预处理石墨烯；
S12：30份预处理石墨烯加入到45份十二烷基硫酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入6份草酸钠和3份硅烷偶联剂，搅拌混合充分，得到处理改性液。
本实施例的超声分散的功率为400W，超声时间为30min。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为25%。
本实施例的硅烷偶联剂为偶联剂KH560。
本实施例的步骤五中烧结处理的温度为1170℃，烧结时间为30min。
实施例3.
本实施例的一种以回收废料为原料制备具有耐磨作用的瓷砖的方法，包括以下步骤：
步骤一：称取重量份原料：瓷砖废料27.5份、15份钾钠长石、煅烧凹凸棒土7.5份、烧滑石4.5份、基于晶须改性的纳米针状磷灰石4.5份、氧化钡3份、处理改性液27.5份；
步骤二：将钾钠长石、煅烧凹凸棒土、烧滑石、改性纳米针状磷灰石、氧化钡依次送入到球磨机中球磨，球磨过100目，得到球磨料；
步骤三：球磨料再置于处理改性液中，于60℃下搅拌反应25min，搅拌转速为375r/min，反应结束、水洗、干燥；
步骤四，将步骤三产物压制成型，压制压力为25MPa，得到成型瓷砖体；
步骤五：将成型瓷砖体置于烧结炉中烧结处理，烧结结束，得到瓷砖。
本实施例的煅烧凹凸棒土为凹凸棒土送入到800℃下煅烧25min，最后空冷至室温。
本实施例的基于晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法为：
S101：将纳米针状磷灰石送入到2.5重量倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，得到纳米针状磷灰石分散液；
S102：将7.5份碳化硅晶须送入到15份壳聚糖水溶液中，然后加入2份烷基磺酸钠、0.7份硅溶胶和0.35份硫酸镧，搅拌混合充分，得到晶须处理液；
S103：将晶须处理液按照重量比1:5加入到S101的纳米针状磷灰石分散液中，搅拌反应处理，处理结束，水洗、干燥，得到基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为7%；所述壳聚糖水溶液的质量分数为15%。
本实施例的S103的搅拌反应处理的转速为700r/min，反应时间为25min，反应温度为60℃。
本实施例的处理改性液的制备方法为：
S11：将7.5份石墨烯送入到35份质量分数为12.5%的海藻酸钠溶液中超声分散，再水洗、干燥，得到预处理石墨烯；
S12：25份预处理石墨烯加入到40份十二烷基硫酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入4.5份草酸钠和2份硅烷偶联剂，搅拌混合充分，得到处理改性液。
本实施例的超声分散的功率为375W，超声时间为25min。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为22.5%。
本实施例的硅烷偶联剂为偶联剂KH560。
本实施例的步骤五中烧结处理的温度为1160℃，烧结时间为25min。
对比例1.
与实施例3不同是未添加基于晶须改性的纳米针状磷灰石。
对比例2.
与实施例3不同是基于晶须改性的纳米针状磷灰石采用纳米针状磷灰石代替。
对比例3.
与实施例3不同是晶须改性的纳米针状磷灰石的制备方法不同，未采用晶须处理液处理。
对比例4.
与实施例3不同是晶须处理液的制备中未加入硅溶胶、硫酸镧。
对比例5.
与实施例3不同是未采用处理改性液处理。
对比例6.
与实施例3不同是处理改性液中石墨烯采用碳纳米管代替。
实施例1-3及对比例1-6产品在2100转下测试耐磨等级，在6000转下测试耐磨损耗，测试结果见表
将实施例1-3及对比例1-6产品进行性能测试；
从对比例1-6及实施例1-3可看出；
本发明实施例3产品的强度可高达46.2，耐磨磨损低至0.010，具有优异的强度、耐磨协调显著改进效果，而产品中未加入基于晶须改性的纳米针状磷灰石，产品的耐磨、强度显著降低，同时采用纳米针状磷灰石代替产品原料，产品的性能效果改进不明显，此外，基于晶须改性的纳米针状磷灰石的原料制备方法不同，产品性能效果不同，只有采用本发明的方法制备的基于晶须改性的纳米针状磷灰石性能改进效果最显著；
此外，本发明未采用处理改性液处理，产品的强度、耐磨性能均发生显著降低，处理改性液的处理可与产品加入基于晶须改性的纳米针状磷灰石起到协同增效的效果，共同增强产品的性能，此外，处理改性液中石墨烯采用碳纳米管代替，实现不了本发明的协同增效效果，只有采用本发明的石墨烯原料才能实现本发明的性能效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。