本發(fā)明涉及建筑陶瓷磚技術領域，尤其涉及一種輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚的制備方法及其制得的產(chǎn)品。

背景技術：

傳統(tǒng)建筑陶瓷磚還存在著熱膨脹系數(shù)較大（使用壽命短）、產(chǎn)品比重大（運輸、鋪貼困難）、產(chǎn)品致密度高（導熱性大、保溫差）等現(xiàn)狀。針對上述問題，本專利對傳統(tǒng)建筑瓷質(zhì)磚進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，研究一種低膨脹、內(nèi)層多孔外層致密的輕質(zhì)建筑陶瓷磚以提高傳統(tǒng)建筑陶瓷磚的熱穩(wěn)定性、延長其使用壽命，減輕建筑陶瓷磚，提高產(chǎn)品的保溫隔熱性能以達到綠色節(jié)能建材的使用要求。

熱膨脹性是陶瓷材料的一項主要性能，當材料承受較大的溫度變化時，熱膨脹系數(shù)的大小直接影響了材料的使用性能和使用壽命，材料的抗熱震性、復合材料的力學性能與熱膨脹性密切相關，因此開發(fā)低膨脹陶瓷材料具有重要意義。

本專利引入可形成網(wǎng)狀孔隙的莫來石晶須增強體對現(xiàn)有建筑陶瓷磚的結(jié)構(gòu)上進行減輕，采用復合結(jié)構(gòu)“內(nèi)+外” 的方式，即外層為基礎坯體致密層，中間為基礎坯體+莫來石晶須輕質(zhì)層，即降低了材料的比重，同時可以解決單一孔狀結(jié)構(gòu)形成后表面致密度較差的問題，由于外層為致密層，因此可以實現(xiàn)材料的瓷質(zhì)化（即吸水率＜0.5%），有助于材料強度的提高，以及改善現(xiàn)有多孔輕質(zhì)材料可加工性和防污性能不佳的現(xiàn)狀。該結(jié)構(gòu)的形成可以依靠現(xiàn)代建筑陶瓷工業(yè)中較為成熟的壓機多層布料系統(tǒng)幫助實現(xiàn)。

同時，由于莫來石材料的熱膨脹系數(shù)在 4.5～5.6×10^-6℃^-1范圍內(nèi)，因此在材料配方上，本專利以量大價廉的沙漠沙作為制備低膨脹基礎坯體和莫來石晶須前驅(qū)體主要原料，通過配方調(diào)節(jié)兩者的熱膨脹系數(shù)，以提高內(nèi)外層的匹配性及復合材料的穩(wěn)定性。其中，利用沙漠沙低溫合成莫來石晶須和低膨脹鎂質(zhì)基礎坯體的相關技術在本人申請的發(fā)明專利“一種利用沙漠砂低溫合成莫來石晶須的制備方法”（申請?zhí)枺?01510449490.8）、“一種利用沙漠黃沙及廢料制備的低膨脹建筑陶瓷材料及其制造方法”（申請?zhí)枺?01510082698.0）中已有涉及。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種成本低廉、工藝簡單、性能優(yōu)異的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚的制備方法及其制得的產(chǎn)品。

為解決以上技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：按重量百分比將沙漠沙20wt%、花崗巖廢料20wt%、西礦陶土20wt%、菱鎂礦10wt%、黑滑石10wt%、鋁礬土20wt%混合后，經(jīng)濕法球磨、烘干、過篩得到鎂質(zhì)基礎粉料；

步驟二：按重量百分比將沙漠沙30wt%、鋁礬土40wt%、氫氧化鋁30%，外加2%AlF₃和2%V₂O₅混合后，經(jīng)干法球磨、過篩、造粒、再過篩得到莫來石晶須前驅(qū)體顆粒；

步驟三：將步驟二得到的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與步驟一得到鎂質(zhì)基礎粉料按照3～5∶7～5的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；

步驟四：在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機壓制成型獲得樣品；

步驟五：在第四步制得樣品的四個端面，分別用少量鎂質(zhì)基礎粉料刮平封口，然后在1180～1230℃下燒制，最高溫度下的保溫時間為1h，獲得輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

所述步驟一中濕法球磨的時間為60min，所述步驟二中干法球磨的時間為60min。

所述步驟二中莫來石晶須前驅(qū)體顆粒的粒徑范圍為80～250目。

所述步驟四中底料層與中間層與面料層的厚度比為1:5～8:1。

所述步驟四中壓機壓制成型的壓強為25-40Mpa。

上述產(chǎn)品的體積密度為1.9～2.3g/cm³、熱膨脹系數(shù)為4.0～5.2×10^-6℃^-1、抗折強度為40～65Mpa、吸水率＜0.5%。

本發(fā)明在本人前期專利研究的基礎上，選擇匹配性高的莫來石晶須前驅(qū)體配方和低膨脹鎂質(zhì)基礎坯體配方，通過工藝創(chuàng)新，制備出了一種低膨脹、內(nèi)層多孔外層致密的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)（吸水率＜0.5%）建筑陶瓷磚新材料，并且工藝簡單、成本低廉，因此具有廣闊的市場前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1制得輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

鎂質(zhì)基礎坯料和莫來石前驅(qū)體制備：

按重量百分比將沙漠沙20wt%、花崗巖廢料20wt%、西礦陶土20wt%、菱鎂礦10wt%、黑滑石10wt%、鋁礬土20wt%混合后，經(jīng)濕法球磨60min、烘干、過篩得到鎂質(zhì)基礎粉料；

按重量百分比將沙漠沙30wt%、鋁礬土40wt%、氫氧化鋁30%，外加2%AlF₃和2%V₂O₅混合后，經(jīng)干法球磨60min、過篩、造粒、再過篩得到莫來石晶須前驅(qū)體顆粒。

沙漠沙的化學組成為：SiO₂75.95wt%、Al₂O₃12.68 wt %、Fe₂O₃2.08 wt %、TiO₂0.29 wt %、CaO2.09 wt %、MgO0.72 wt %、Na₂O1.54 wt %、K₂O2.02 wt %、燒失2.63%。

其余原料的化學組成與“一種利用沙漠砂低溫合成莫來石晶須的制備方法”（申請?zhí)枺?01510449490.8）和“一種利用沙漠黃沙及廢料制備的低膨脹建筑陶瓷材料及其制造方法”（申請?zhí)枺?01510082698.0）中的一致。

實施例1

將粒徑范圍為120～160目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照3∶7的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:5:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在33Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1200℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為2.13 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.68×10^-6℃^-1，抗折強度為52.5Mpa，吸水率為0.38%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

實施例2

將粒徑范圍為160～200目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照4∶6的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:6:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在36Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1180℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為2.08 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.83×10^-6℃^-1，抗折強度為57.8Mpa，吸水率為0.40%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

實施例3

將粒徑范圍為200～250目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照5∶5的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:7:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在25Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1200℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為2.08 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.22×10^-6℃^-1，抗折強度為48.2Mpa，吸水率為0.38%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

實施例4

將粒徑范圍為80～120目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照4∶6的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:8:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在28Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1210℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為1.92 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.09×10^-6℃^-1，抗折強度為40.5Mpa，吸水率為0.45%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

實施例5

將粒徑范圍為200～250目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照3∶7的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:5:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在40Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1230℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為2.28 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.91×10^-6℃^-1，抗折強度為64.6Mpa，吸水率為0.15%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。

實施例6

將粒徑范圍為120～200目的莫來石晶須前驅(qū)體顆粒與鎂質(zhì)基礎粉料按照4∶6的重量百分比混合制成輕質(zhì)內(nèi)層坯料；在建筑陶瓷磚生產(chǎn)的壓機鋼模內(nèi)按照1:6:1的厚度比，先布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為底料層，在底料層上再布一層輕質(zhì)內(nèi)層坯料作為中間層，最后在中間層上再布一層鎂質(zhì)基礎粉料作為面料層，然后通過壓機在30Mpa的壓強下壓制成型獲得樣品；在樣品的四個端面用基礎坯料粉料刮平封口后，在1210℃下燒制，保溫1h，自然冷卻后得到體積密度為2.02 g/cm³，熱膨脹系數(shù)（室溫-800℃）為4.35×10^-6℃^-1，抗折強度為63.6Mpa，吸水率為0.28%的輕質(zhì)低膨脹瓷質(zhì)建筑陶瓷磚。