一种耐污的瓷砖及其生产工艺

技术领域

本申请涉及瓷砖技术领域，尤其是涉及一种耐污的瓷砖及其生产工艺。

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、烧结等过程，形成一种耐酸碱的瓷质或石质的建筑装饰材料。瓷砖作为新型建筑装饰材料，种类丰富，具有多种多样的花纹图案，可以明显提高装修的装饰效果，很受人们的喜爱。

为满足人们生活中的不同需求，市场上的瓷砖种类也逐渐变多，其中，抛光砖、全抛釉砖、微晶石砖、抛晶砖都是常用的光亮建筑装饰材料，通常作为公共建筑，如酒店、写字楼、商厦、高档公寓等的地面装修的首选。虽然瓷砖在环境美化中发挥了作用，但是由于瓷砖长时间在室内或室外使用，空气中的有机或无机颗粒很容易吸附在瓷砖的表面，造成瓷砖变色，就需要定时进行清洁，但是对于高层建筑物表面的外墙砖的清洁难度较大，清洁费用也很高，因此，现在亟需研制一种耐污的瓷砖。

发明内容

为了瓷砖的耐污性，本申请提供一种耐污的瓷砖及其生产工艺。

第一方面，本申请提供一种耐污的瓷砖，采用如下技术方案：

一种耐污的瓷砖，所述瓷砖包括坯体、涂覆在坯体上的釉面层和涂覆在釉面层上的保护层；所述保护层包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸酯9-15份、纳米二氧化硅15-30份、环保型溶剂油40-60份、巴西棕榈蜡乳液4-8份、熔块6-12份、固化剂2-5份、硅烷偶联剂1-3份。

通过采用上述技术方案，本申请的耐污的瓷砖，通过各原料之间的协同作用，能够在使瓷砖保持较优的破坏强度和硬度的条件下，还提高了耐污性，其中，瓷砖的破坏强度为1965-1970N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为3-5级。

瓷砖由坯体、釉面层和保护层组成，保护层能够保护釉面层，提高瓷砖的耐污性。原料的表面能越低，会导致污垢在瓷砖上的附着力越小，瓷砖表面液体接触角越大，防污效果越好。保护层中的有机硅中Si-OH基能够和釉面层基质表面的羟基反应生成牢固的化学键，不仅能够提高保护层和基质间的附着力，而且由于有机硅本身的低表面能特性，具有超强的耐污功能，在溶剂的促进下，能够很好的渗进釉面层的毛细孔和表面缺陷中形成交联网络，从而实现耐污的作用。丙烯酸酯对釉面层具有良好的渗透粘附力，但是表面能大，与瓷砖表面液体的接触角小，憎水避水效果不佳，有机硅具有较低的表面张力，利用有机硅对丙烯酸酯进行改性之后，能够降低表面能，增强憎水荷叶效应，还能够增强有机硅与瓷砖之间的粘附，通过有机硅和丙烯酸酯之间的协同作用，进一步提高了瓷砖的耐污性。

纳米二氧化硅属于纳米材料，具有疏水疏油的性能，因此能够提高瓷砖的耐污性。巴西棕榈蜡乳液也具有耐水、耐粘污的特性，应用到保护层的原料中，能够提高瓷砖的耐污性。熔块应用到保护层的原料中，能够起到耐磨、耐污的作用。

作为优选：所述有机硅改性丙烯酸酯采用以下方法制备：将甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基羟基硅油混合均匀，加热升温，加入催化剂和引发剂，继续加热升温，得到有机硅改性丙烯酸酯。

进一步的，所述有机硅改性丙烯酸酯采用以下方法制备：将甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基羟基硅油混合均匀，加热升温至50-70℃，加入催化剂和引发剂，继续加热升温至80-100℃，得到有机硅改性丙烯酸酯；

其中，甲基丙烯酸羟乙酯和催化剂的重量配比为1：(0.02-0.04)，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂的重量配比为1：(0.01-0.04)。

通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对有机硅改性丙烯酸酯进行制备，便于二者更好的发挥作用，有助于更好的提高瓷砖的耐污性。

作为优选：所述二甲基羟基硅油和甲基丙烯酸羟乙酯的重量配比为(0.4-0.6)：1。

二甲基羟基硅油的添加量较少，不能较优的对甲基丙烯酸羟乙酯进行改性，不能更优的提高瓷砖的耐污性；二甲基羟基硅油的添加量较多，会导致瓷砖中的硅含量过多，会导致瓷砖变的更加脆弱，影响瓷砖的使用寿命。通过采用上述技术方案，当二甲基羟基硅油和甲基丙烯酸羟乙酯的添加量在上述范围内时，不仅能够保持瓷砖较优的强度，还能够提高瓷砖的耐污性。

作为优选：所述催化剂为聚钛酸酯催化剂。

通过采用上述技术方案，聚钛酸酯催化剂具有催化效率高、反应速率快、反应条件温和、耐热性等优点，有较优的催化活性，能够促进反应的进行，便于有机硅更好的改性甲基丙烯酸羟乙酯。

作为优选：所述甲基丙烯酸羟乙酯在使用前采用表面活性剂对其进行预处理。

进一步的，所述甲基丙烯酸羟乙酯在使用前采用以下方法对其进行预处理：

将十二烷基硫酸钠放入水中，混合均匀，加热升温至50-70℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，混合均匀，得到预处理的甲基丙烯酸羟乙酯；

其中，甲基丙烯酸羟乙酯和十二烷基硫酸钠的重量配比为1：(0.2-0.4)，甲基丙烯酸羟乙酯和水的重量配比为1：(0.5-0.7)，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂的重量配比为1：(0.01-0.04)。

通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸羟乙酯的表面张力较大，采用表面活性剂对甲基丙烯酸羟乙酯进行预处理，能够降低甲基丙烯酸羟乙酯的表面张力，提高甲基丙烯酸羟乙酯的憎水耐污性，从而进一步提高瓷砖的耐污性。

作为优选：所述熔块为高铋熔块、高硼熔块、高锌熔块中的一种或多种。

更优选的：所述熔块为高铋熔块、高硼熔块、高锌熔块的混合物，且三者的重量配比为1:1:1。

通过采用上述技术方案，熔块能够提高保护层与釉面层的附着力，能够改善保护层的流动性和粘度，提高耐磨性，增强瓷砖的使用寿命。

作为优选：所述坯体包括以下重量份的原料：高岭土20-40份、石英石15-25份、滑石粉10-25份、正长石8-12份、粉煤灰5-10份、废砖6-9份。

通过采用上述技术方案，高岭土具有粘结性、可塑性等特性，能够提高坯体的稳定性和烧结强度；石英石能够增强坯体的机械强度，还能够降低收缩率、缩短干燥时间和减少坯体变形；滑石粉具有增稠、增粘、保水的作用；正长石硬度较大，粉煤灰粒度细，能够填充在坯体各原料之间的空隙中，增强致密度，减少气孔率，增强耐污性；废砖应用到坯体的原料中，做到了废物利用，实现了保护环境，也能够提高瓷砖的强度。

作为优选：所述釉面层包括以下重量份的原料：白云石20-40份、硅灰石15-30份、氧化铝5-10份、硅酸锆7-13份、煅烧滑石粉8-14份、消泡剂1-5份、水50-60份。

通过采用上述技术方案，白云石为高温助溶剂，含有碳酸镁，能拓宽烧成温度，还能够促进石英的溶解，有助于生成光滑平整致密的釉面；硅灰石没有或烧失量小，且含有氧化钙，具有较强的助熔作用，且烧成时不会因高温分解产生气体而使得釉面出现针孔、气泡等缺陷，可提高釉面的耐污性；氧化铝可改善坯体和釉面层的结合性，增加抗张强度，改善釉面层的熔融温度和表面张力，且能够减少釉面层的微小裂纹，提高釉面层的致密度，减少裂纹藏污；硅酸锆具有较强的遮盖能力，能够提高釉面层的化学稳定性、耐磨性和耐碱性，还可扩大釉面层的烧成温度；煅烧滑石粉能够提供氧化镁，可拓宽釉面层的熔融温度，减少釉面层产生裂纹，减少裂纹藏污；消泡剂加入到釉面层的原料中，能够有效的消除气泡，减少孔隙率，从而增强耐污性。

第二方面，本申请提供一种耐污的瓷砖的生产工艺，采用如下技术方案：

一种耐污的瓷砖的生产工艺，包括如下步骤：

S1：将高岭土、石英石、滑石粉、正长石、粉煤灰、废砖混合均匀，进行研磨，得到坯料；S2：将白云石、硅灰石、氧化铝、硅酸锆、煅烧滑石粉混合均匀，进行研磨，加入水和消泡剂，混合均匀，得到釉料；

S3：将有机硅改性丙烯酸酯、纳米二氧化硅、熔块加入环保型溶剂油中混合，再加入巴西棕榈蜡乳液、固化剂、硅烷偶联剂，混合均匀，得到保护层；

S4：将坯料压制成生坯，烘干后得到坯体；将釉料均匀涂覆在坯体上，烘干，经烧制、冷却后得到釉面层；将保护料均匀涂覆在釉面层上，经烧制、冷却后得到耐污的瓷砖。

作为优选：步骤S4中的烧制温度为1150-1200℃，烧制时间为60-70min。

通过采用上述技术方案，首先将坯体、釉面层、保护层各原料混合均匀，再依次涂覆，最后经烧制、冷却制得瓷砖，能够使各原料之间混合的更加均匀，便于各原料更好的发挥作用，有利于提高瓷砖的耐污性；且对烧制温度和烧制时间进行限定，便于提高瓷砖的耐污性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、由于本申请中采用有机硅改性丙烯酸酯，通过二者之间的协同作用，在使瓷砖保持较优的强度的同时，还提高了瓷砖的耐污性，可使瓷砖的破坏强度达到1970N，莫氏硬度等级达到5级，耐污性达到5级。

2、本申请中优选采用表面活性剂对甲基丙烯酸羟乙酯在使用前进行预处理，能够进一步降低甲基丙烯酸羟乙酯的表面张力，提高瓷砖的耐污性。

具体实施方式

以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。

原料

环保型溶剂油为D80环保型溶剂油；巴西棕榈蜡乳液型号为LA-8Q，pH值为7-9；固化剂为环氧固化剂R-3623KL-1；硅烷偶联剂为KH 560；催化剂为聚钛酸酯催化剂，具体为PBT聚钛酸丁酯，密度1.11，闪光点90°F；引发剂为过硫酸铵；消泡剂为甘油聚丙醚，分子量为132，酸值≤0.5mgKOH/g，羟值52～60mgKOH/g。

制备例

制备例1

一种有机硅改性丙烯酸酯，其采用以下方法制备：

将2kg甲基丙烯酸羟乙酯和0.8kg二甲基羟基硅油混合均匀，加热升温至60℃，加入0.06kg催化剂和0.05kg引发剂，继续加热升温至90℃，得到有机硅改性丙烯酸酯。

制备例2

一种有机硅改性丙烯酸酯，其和制备例1的区别之处在于，二甲基羟基硅油的添加量不同，制备例2中的二甲基羟基硅油为1kg。

制备例3

一种有机硅改性丙烯酸酯，其和制备例1的区别之处在于，二甲基羟基硅油的添加量不同，制备例3中的二甲基羟基硅油为1.2kg。

制备例4

一种有机硅改性丙烯酸酯，其和制备例1的区别之处在于，二甲基羟基硅油的添加量不同，制备例4中的二甲基羟基硅油为0.02kg。

制备例5

一种有机硅改性丙烯酸酯，其和制备例1的区别之处在于，二甲基羟基硅油的添加量不同，制备例5中的二甲基羟基硅油为5kg。

实施例

实施例1

一种耐污的瓷砖，其原料配比见表1所示。

一种耐污的瓷砖的生产工艺，包括如下步骤：

S1：将高岭土、石英石、滑石粉、正长石、粉煤灰、废砖混合均匀，进行研磨，得到坯料；S2：将白云石、硅灰石、氧化铝、硅酸锆、煅烧滑石粉混合均匀，进行研磨，加入水和消泡剂，混合均匀，得到釉料；

S3：将采用制备例1制备得到的有机硅改性丙烯酸酯、纳米二氧化硅、熔块加入环保型溶剂油中混合，再加入巴西棕榈蜡乳液、固化剂、硅烷偶联剂，混合均匀，得到保护层；

S4：将坯料压制成生坯，烘干后得到坯体；将釉料均匀涂覆在坯体上，烘干，在1170℃的温度下烧制65min，冷却后得到釉面层；将保护料均匀涂覆在釉面层上，在1170℃的温度下烧制65min，冷却后得到耐污的瓷砖。

实施例2-5

一种耐污的瓷砖，其和实施例1的区别之处在于，瓷砖的原料配比不同，其原料配比见表1所示。

表1实施例1-5瓷砖中各原料掺量(单位：kg)

实施例6

一种耐污的瓷砖，其和实施例4的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯的来源不同，实施例6中的有机硅改性丙烯酸酯采用制备例2制备得到。

实施例7

一种耐污的瓷砖，其和实施例4的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯的来源不同，实施例7中的有机硅改性丙烯酸酯采用制备例3制备得到。

实施例8

一种耐污的瓷砖，其和实施例4的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯的来源不同，实施例8中的有机硅改性丙烯酸酯采用制备例4制备得到。

实施例9

一种耐污的瓷砖，其和实施例4的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯的来源不同，实施例9中的有机硅改性丙烯酸酯采用制备例5制备得到。

实施例10

一种耐污的瓷砖，其和实施例6的区别之处在于，瓷砖中有机硅改性丙烯酸酯中的甲基丙烯酸羟乙酯在使用前采用以下方法对其进行预处理：将十二烷基硫酸钠放入水中，混合均匀，加热升温至60℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，混合均匀，得到预处理的甲基丙烯酸羟乙酯；

其中，甲基丙烯酸羟乙酯和十二烷基硫酸钠的重量配比为1：0.3，甲基丙烯酸羟乙酯和水的重量配比为1：0.6，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂的重量配比为1：0.02。

对比例

对比例1

一种耐污的瓷砖，其和实施例1的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯等量替换为二甲基羟基硅油。

对比例2

一种耐污的瓷砖，其和实施例1的区别之处在于，瓷砖中的有机硅改性丙烯酸酯等量替换为甲基丙烯酸羟乙酯。

对比例3

一种耐污的瓷砖，其和实施例1的区别之处在于，瓷砖中未添加有机硅改性丙烯酸酯。

性能检测试验

对实施例1-10和对比例1-3中的瓷砖进行下述性能检测：

破坏强度：依据GB/T3810.4-2006《陶瓷砖试验方法第4部分：断裂模数和破坏强度的测定》对瓷砖的破坏强度进行测定，检测结果如表2所示。

莫氏硬度等级：将瓷砖平稳放置在坚硬的支撑物上，釉面向上，选用从小到达不同莫氏值的标准矿石依次划刻瓷砖表面，用矿石刃口施力均匀垂直的对瓷砖表面进行划刻，以刚好能产生明显划痕的最低硬度值作为检测结果，并记录在表2中。

耐污性：依据GB/T 3810.14-2016《陶瓷砖试验方法第14部分：耐污染性的测定》对瓷砖的耐污性进行测定，检测结果如表2所示。

表2检测结果

从表2中可以看出，本申请的耐污的瓷砖，通过各原料之间的协同作用，能够在使瓷砖保持较优的破坏强度和硬度的条件下，还提高了耐污性，其中，瓷砖的破坏强度为1965-1970N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为3-5级。

结合实施例1和对比例1-3可以看出，实施例1中瓷砖的破坏强度为1965N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为4级，优于对比例1-3，表明瓷砖的保护层中采用有机硅改性丙烯酸酯更为合适，不仅能够使瓷砖保持较优的强度和硬度，还能够提高瓷砖的耐污性。

结合实施例4和实施例6-7可以看出，实施例6中瓷砖的破坏强度为1970N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为4级，优于其他实施例，表明瓷砖保护层中的有机硅改性丙烯酸酯采用制备例2制备得到更为合适，能够进一步提高瓷砖的耐污性。

结合实施例6和实施例10可以看出，实施例10中瓷砖的破坏强度为1970N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为5级，优于其他实施例，表明瓷砖保护层中的甲基丙烯酸羟乙酯在使用之前对其进行预处理更为合适，不影响瓷砖的硬度和强度，还能够提高瓷砖的耐污性。

结合实施例1和实施例8-9可以看出，实施例1中瓷砖的破坏强度为1965N，莫氏硬度等级为5级，耐污性为4级，优于其他实施例，表明甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基羟基硅油的添加量在上述规定的范围内更为合适，更能够提高瓷砖的耐污性。

上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。