水基流延成型制备超薄陶瓷砖的研究

发布时间：2017-08-09 09:35

  本文关键词：水基流延成型制备超薄陶瓷砖的研究

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【摘要】：我国建筑业高速发展致使对能源和资源的需求不断增加,建筑陶瓷行业甚至出现了资源危机。能源和资源日益紧张,环境问题日益突出,要求建筑陶瓷产业必须向低能源、资源消耗发展,因此建筑陶瓷砖的薄型化和轻量化成为一个发展方向,现有的压制瓷砖最薄甚至可以达到3mm,已经达到压制成型的极限,进一步减薄除了存在材料方面的困难外,还存在成型的困难。流延成型工艺以其操作简单、稳定,产品性能优良的特点,成为建筑陶瓷生产可选的一个成型方法。但广泛用于特种陶瓷的非水基流延成型工艺污染严重、成本高,因此开发适宜建筑陶瓷塑性原料的以水为溶剂的环保型、低成本的水基流延成型工艺十分必要。本课题使用传统建筑陶瓷原料,研究粘土基陶瓷原料的水基流延成型工艺。首先研究分散剂、粘结剂、增塑剂的选择和用量对流延浆料的流动性和固含量的影响,再研究浆料的流延成型工艺和各添加剂对生坯性能,及其烧结性能的影响。首先,对不同分散剂种类及用量研究发现,使用聚丙烯酸(PAA)和六偏磷酸钠作为分散剂,用量在0.2%时浆料均具有较好的流动性,选择PAA作为浆料的分散剂添加量为0.2%时分散效果最好,继续增加用量时浆料的流动性逐渐下降;选择六偏磷酸钠作为分散剂时,添加量的变化对浆料流动性影响不大,添加量0.2~1.7%浆料流动性未发生明显改变,而且六偏磷酸钠作为分散剂对浆料的pH值变化也不敏感,pH在6~12时浆料流动性变化并不明显。因此,锁定六偏磷酸钠为分散剂而且用量为0.2%。进而,研究粘结剂、增塑剂的种类、用量对生坯成型性能的影响。分别选用型号为AH-26和1788的聚乙烯醇(PVA)及羧甲基纤维素(CMC)作为粘结剂,综合考虑流延后薄坯的性能,最终选择PVA AH-26作为粘结剂。实验还发现,增塑剂丙三醇和聚乙二醇(PEG)与粘结剂PVA之比值R对生坯拉伸强度及生坯的烧结性能有影响。结果表明选择PEG作为增塑剂,R=1时生坯的塑性较好,烧结陶瓷片的强度、致密度较高。选择丙三醇作为增塑剂,R=2时生坯具有更好的塑性,烧结后瓷片具有更高的强度和致密度。
【关键词】：陶瓷砖 流延成型 流动性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.76
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 研究背景12
• 1.2 传统的陶瓷成型方法12-15
• 1.2.1 可塑成型13-14
• 1.2.2 压制成型14-15
• 1.2.2.1 干压成型14-15
• 1.2.2.2 等静压成型15
• 1.3 流延成型法15-21
• 1.3.1 流延成型法的发展历程15-16
• 1.3.2 不同流延成型法简介16-21
• 1.3.2.1 非水基流延成型法16-17
• 1.3.2.2 水基流延成型法17-18
• 1.3.2.3 凝胶流延成型法18-20
• 1.3.2.4 紫外引发聚合流延成型法20-21
• 1.3.2.5 流延等静压复合成型法21
• 1.4 流延成型法的影响因素21-26
• 1.4.1 溶剂的选用21-22
• 1.4.2 分散剂的选用22-23
• 1.4.2.1 分散剂的分散机理22-23
• 1.4.2.2 分散剂的分散作用23
• 1.4.3 增塑剂的选用23-25
• 1.4.3.1 增塑剂的分类23-24
• 1.4.3.2 增塑剂的增塑机理24-25
• 1.4.4 粘结剂的选用25-26
• 1.5 本论文研究的目的、意义及主要内容26-28
• 1.5.1 本论文研究的目的26
• 1.5.2 本论文研究的意义26-27
• 1.5.3 本论文研究的主要内容27-28
• 第二章 实验原料、仪器及测试方法28-35
• 2.1 引言28
• 2.2 实验所用原料、仪器设备28-30
• 2.3 本实验工艺流程图30-31
• 2.4 本实验所涉及的测试表征方法31-35
• 2.4.1 激光粒度分析31-32
• 2.4.2 X射线荧光光谱分析（XRF）32
• 2.4.3 X射线衍射分析（XRD）32
• 2.4.4 拉伸强度测试32-33
• 2.4.5 抗弯强度测试33
• 2.4.6 扫描电子显微镜分析（SEM）33
• 2.4.7 浆料粘度的测试分析33-34
• 2.4.8 热分析34
• 2.4.9 光学控制膨胀仪34
• 2.4.10 坯体的密度及气孔率的测试34-35
• 第三章 浆料的流动性35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 实验原料配比35-36
• 3.3 粉料粒径对浆料稳定性的影响36-39
• 3.3.1 粉料的粒径表征36-37
• 3.3.2 球磨时间对浆料稳定性的影响37-39
• 3.4 浆料的流动性的影响因素39-43
• 3.4.1 分散剂种类及用量对浆料流动性的影响39-41
• 3.4.2 球磨时间对浆料流动性的影响41-42
• 3.4.3 pH值对浆料流动性的影响42-43
• 3.5 粘结剂与增塑剂对浆料流动性的影响43-46
• 3.5.1 聚乙烯醇的用量对浆料流动性的影响43-45
• 3.5.2 增塑剂与粘结剂的配比对浆料粘度的影响45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 流延成型工艺的研究47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 流延成型工艺47-50
• 4.2.1 浆料预处理47-48
• 4.2.2 流延机参数调整48-50
• 4.2.3 流延基带的选择50
• 4.3 流延薄坯的干燥50-53
• 4.3.1 干燥过程50-51
• 4.3.2 干燥温度对坯体的影响51-53
• 4.4 流延坯体的力学性能53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 薄瓷薄坯的烧结性能57-75
• 5.1 引言57
• 5.2 流延坯体烧成制度的确定57-60
• 5.2.1 坯体的综合热分析57-58
• 5.2.2 坯体的可视炉烧成分析58-59
• 5.2.3 烧成制度的确定59-60
• 5.3 烧成样品的XRD分析60-61
• 5.4 不同烧成温度时增塑剂对烧成样品性能的影响61-68
• 5.4.1 烧成样品的气孔率、吸水率及体积密度的分析61-65
• 5.4.2 陶瓷片的线收缩表征65-66
• 5.4.3 烧成样品的强度分析66-68
• 5.5 烧成样品的电镜分析68-74
• 5.6 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

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本文编号：644628