CN119661192A - 一种低温烧结陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：S1、预处理高岭土；S2、改性高岭土；S3、陶瓷坯体的制备；S4、釉料的制备；S5、低温烧结陶瓷的制备。本发明提供的低温烧结陶瓷，通过对高岭土进行预处理和改性，并在陶瓷坯体制备过程中加入特殊助磨剂，有效降低了陶瓷的烧结温度，同时优化烧结工艺，实现了陶瓷的低温烧结，这不仅降低了能源消耗，还提高了生产效率，具有显著的经济效益和环保意义，制备得到的陶瓷具有良好的力学性能。

Description

一种低温烧结陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明属于日用陶瓷技术领域，具体涉及一种低温烧结陶瓷及其制备方法。

背景技术

陶瓷是陶器和瓷器的总称。人们早在约8000年前的新石器时代就发明了陶器。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了使用于食器、装饰上外，陶瓷在科学、技术的发展中亦扮演着重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至700℃可成陶器能装水；烧至1230℃则瓷化，可几乎完全不吸水且耐高温耐腐蚀。一般来说，陶瓷生产过程包括坯料制造、坯体成型、瓷器烧结等三个基本阶段。同时陶瓷生产过程的组成可按生产各阶段的不同作用分为生产技术准备过程、基本生产过程、辅助生产过程和生产服务过程。

日用陶瓷是指用于日常生活的陶瓷制品，如碗、盘、杯、壶等，其质量与制作工艺密切相关。传统的陶瓷制造工艺中，高温烧制是必不可少的环节，但高温烧制过程中存在能耗高、生产周期长、污染严重等问题。日用瓷的烧成温度在1250℃以上，大多在1300℃-1400℃之间，温度越高，单位能耗越大。实践证明：从1400℃降到1350℃可降低能耗 10%；同时，温度降低也提高了陶瓷的使用寿命。所以采用节能原料，降低烧成温度，缩短烧成时间是日用瓷行业节能降耗的一个有效途径，将具有显著的经济效益。近年来，低温快烧技术在陶瓷制造领域得到了广泛应用，该技术能够降低制造成本、提高生产效率、缩短烧成周期、减少环境污染。

低温快烧技术是一种新型的陶瓷成型和烧结技术，也称为快速烧结技术或者快速制备技术。相对于传统的陶瓷高温烧制技术，低温快烧技术的烧成温度降低80℃-100℃以上、烧成时间明显缩短、产品性能与采用传统技术生产的产品性能相同或相近，从而实现了高效烧结和快速成瓷。但由于一般坯料只能适应100-300℃/h的升温速度，而快速烧成时的升温速度可达800-1000℃/h。由于升温速度快，坯体容易产生变形、开裂等缺陷，所以配制的坯料应具有干燥收缩和烧成收缩小、热膨胀系数小以及导热性能好等要求。

中国专利申请CN110483014A公开了一种低温烧成环保坯料、环保陶瓷坯体及其制备方法。该发明通过对陶瓷坯料的配方进行优化，使制得的陶瓷坯体收缩率较小、密度均匀；在此基础上，该发明进一步提供了一种低温烧成环保陶瓷坯体的制备方法，（1）按照上述技术方案所述的陶瓷坯料配方将原料混合，得到干压粉料；（2）将所述干压粉料干压成型，得到生坯；（3）将所述生坯进行预烧结，得到粗坯；（4）将粗坯于1000～1100℃进行高温烧结10～12h，得到陶瓷坯体。制备得到的陶瓷坯体收缩率5%，吸水率2%，体积密度2.9，满足日用陶瓷的需求。但该方法不仅消耗大量的能源，而且烧成温度偏高，容易导致陶瓷坯体的吸水率过高而无法瓷化。

因此，本领域开发一种低温烧结陶瓷，降低日用陶瓷的烧结温度，提高陶瓷的强度和耐磨性，具有重大的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低温烧结陶瓷及其制备方法，通过对高岭土进行预处理和改性，并在陶瓷坯体制备过程中加入特殊助磨剂，有效降低了陶瓷的烧结温度，同时优化烧结工艺，实现了陶瓷的低温烧结，这不仅降低了能源消耗，还提高了生产效率，具有显著的经济效益和环保意义，制备得到的陶瓷具有良好的力学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将高岭土加入硝酸锌溶液中，随后加入硝酸铝溶液、木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入氨水，进行水热反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、改性高岭土：将步骤S1中的预处理高岭土加入异丙醇中，接着加入钛酸酯偶联剂，进行加热反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、陶瓷坯体的制备：将钠长石、钾长石、硅灰石、改性高岭土、膨润土、粘土、氧化铝、石英、白云石、助磨剂混合均匀，随后进行球磨，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入去离子水，进行湿磨，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、釉料的制备：将钾长石、方解石、锂辉石、氧化锌、滑石、硼砂、碳酸钡、氧化镁、三聚磷酸钠、水混合均匀，进行湿法球磨，得到釉浆；

S5、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧后立即进行烧结处理，得到低温烧结陶瓷。

优选的，步骤S1中，所述高岭土、硝酸锌溶液、硝酸铝溶液、木质素磺酸钠、氨水的质量体积比为60-70g:300-400mL:250-350mL:20-25g:100-150g，所述硝酸锌溶液的浓度为0.3-0.4mol/L，所述硝酸铝溶液的浓度为0.7-0.9mol/L，所述氨水的质量浓度为20-25%，所述水热反应的温度为110-120℃，时间为5-8h。

在本发明中，通过水热法在高岭土上原位生成锌铝双层金属氧化物，锌铝双层状结构可以有效地阻止裂纹扩展，从而增强陶瓷的抗断裂性能。此外，锌铝双层金属氧化物还能促进液相烧结，降低烧结温度；同时加入木质素磺酸钠，其可以吸附在陶瓷颗粒表面，增加颗粒间的静电斥力，防止颗粒团聚，从而改善浆料的流动性和稳定性，同时，也具有一定的粘结性，可以提高陶瓷坯体的强度。

优选的，步骤S2中，所述预处理高岭土、钛酸酯偶联剂的质量比为100:4-6，所述加热反应的温度为60-70℃，时间为1-2h。

在本发明中，将预处理高岭土与钛酸酯偶联剂进行反应，一方面可提高高岭土与其它原料的结合性，另一方面引入的高价态Ti金属离子，可以增强层状双金属氧化物层间的静电作用，稳定层状结构，并可能促进液相烧结，进一步降低陶瓷坯体的烧结温度。

优选的，步骤S3中，所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将碳酸钙加入乙醇水溶液，接着加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，进行搅拌反应，反应完成后过滤，将固体产物与甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚混合后进行球磨，即得所述助磨剂。

优选的，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7:3，所述碳酸钙、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:5-7，所述搅拌反应的温度为50-60℃，时间为1-2h；所述固体产物、甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为100:6-8:2-4，所述球磨的转速为2000-2500r/min，时间为20-30min。

在本发明中，助磨剂以碳酸钙为基料，将其与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行反应，从而提高碳酸钙的分散性，同时引入的硅烷可提高碳酸钙与陶瓷坯料的结合性，随后再与甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚进行球磨，将有机表面活性剂对其进行包覆，提高了碳酸钙的助磨功效。

优选的，步骤S3中，按重量份计，各原料的用量为：钠长石35-40份、钾长石15-20份、硅灰石25-35份、改性高岭土20-25份、膨润土15-20份、粘土15-20份、氧化铝5-10份、石英8-12份、白云石6-9份、助磨剂3-5份，所述去离子水的加入量为粉料重量的1-1.5倍。

在本发明中，助磨剂的加入可以降低颗粒间的表面张力，防止颗粒团聚，促进颗粒分散，还可以起到润滑作用，减少球磨介质与颗粒间的摩擦，提高研磨效率并降低能耗，从而提高研磨效率；助磨剂的加入量在此范围内，使得到的陶瓷具有最佳的综合性能，若加入量过少，达不到预期的助磨效果，加入量过多，可能会影响后续的成型和烧结工艺，甚至影响陶瓷的性能。

优选的，步骤S3中，所述球磨的转速为1500-1800r/min，时间为40-60min，所述湿磨的转速为900-1100r/min，时间为30-40min。

优选的，步骤S4中，按重量份计，各原料的用量为：钾长石25-30份、方解石20-25份、锂辉石18-22份、氧化锌10-15份、滑石12-16份、硼砂3-6份、碳酸钡5-9份、氧化镁4-7份、三聚磷酸钠4-6份、水40-60份；所述湿法球磨的转速为1200-1500r/min，时间为6-8h。

优选的，步骤S5中，所述预烧的工艺为：以4-5℃/min的升温速率升至400-500℃，保温1-2h；所述烧结处理的工艺为：以8-10℃/min的升温速率升温至1000-1080℃，保温2-3h，随后以5℃/min的降温速率降至室温。

在本发明中，采用了两段烧成，即预烧和烧结，预烧阶段温度较低，升温速率也较慢，排除坯体中的水分和有机物；烧结阶段升温速率较快，以确保坯体充分烧结和致密化，两段烧成制度的合理运用，配合原料和助磨剂的优化，最终实现了陶瓷的低温烧结。

本发明还保护一种如上所述方法制备得到的低温烧结陶瓷。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的低温烧结陶瓷的制备方法，通过水热法在高岭土上原位生成锌铝双层金属氧化物，锌铝双层状结构可以有效地阻止裂纹扩展，从而增强陶瓷的抗断裂性能，此外，锌铝双层金属氧化物还能促进液相烧结，降低烧结温度；同时加入木质素磺酸钠，其可以吸附在陶瓷颗粒表面，增加颗粒间的静电斥力，防止颗粒团聚，从而改善浆料的流动性和稳定性，并且其也具有一定的粘结性，可以提高陶瓷坯体的强度；随后将预处理高岭土与钛酸酯偶联剂进行反应，一方面可提高高岭土与其它原料的结合性，另一方面引入的高价态Ti金属离子，可以增强层状双金属氧化物层间的静电作用，稳定层状结构，并可能促进液相烧结，进一步降低陶瓷坯体的烧结温度。

（2）本发明提供的低温烧结陶瓷的制备方法，加入的助磨剂以碳酸钙为基料，其可作为助熔剂，降低陶瓷的熔点，并在液相烧结中促进颗粒重排和致密化，将其与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行反应，从而提高碳酸钙的分散性，同时引入的硅烷可提高碳酸钙与陶瓷坯料的结合性，随后再与甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚进行球磨，将有机表面活性剂对其进行包覆，通过将助磨剂固定在碳酸钙颗粒表面，提高助磨效率，并减少游离助磨剂带来的负面影响，提高了碳酸钙的助磨功效；油磷酸酯主要起到分散和润滑的作用，而脂肪醇聚氧乙烯醚则主要起到润湿和分散的作用，它们与碳酸钙共同作用，使陶瓷原料在球磨过程中，提高研磨效率，使坯体原料颗粒细化，比表面积更大，从而提高烧结活性，降低烧结温度，烧结体致密且不易形成颗粒异常长大，使坯体的力学性能更好。

（3）本发明提供的低温烧结陶瓷的制备方法，陶瓷的烧结采用了两段烧成，即预烧和烧结，预烧阶段温度较低，升温速率也较慢，一方面可排除坯体中的水分和有机物，避免后期快速升温造成坯体开裂等缺陷；另一方面也可使改性高岭土中的木质素磺酸钠碳化形成生物炭，提高坯体导热性，从而降低陶瓷的烧结温度；烧结阶段升温速率较快，并在设定的高温下保温一段时间，从而确保坯体充分烧结和致密化；通过两段烧成精确控制升温速率、保温时间和降温速率，配合原料和助磨剂的优化，最终实现了陶瓷的低温烧结，保证了陶瓷的充分烧结和性能稳定。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

在本发明中，所述钛酸酯偶联剂购自南京轩浩新材料科技有限公司，型号为NXH-131；所述碳酸钙的粒径为20-30μm；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-9。

实施例1

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将65g高岭土加入350mL浓度为0.35mol/L的硝酸锌溶液中，随后加入300mL浓度为0.8mol/L的硝酸铝溶液、23g木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入130g质量浓度为25%的氨水，于115℃下水热反应7h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、改性高岭土：将步骤S1中的100g预处理高岭土加入800mL异丙醇中，接着加入5g钛酸酯偶联剂，于65℃下反应1.5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将38份钠长石、17份钾长石、30份硅灰石、23份改性高岭土、17份膨润土、18份粘土、7份氧化铝、10份石英、8份白云石、4份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1700r/min，时间为50min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1.3倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为1000r/min，时间为35min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、釉料的制备：按重量份计，将28份钾长石、22份方解石、20份锂辉石、13份氧化锌、14份滑石、5份硼砂、7份碳酸钡、6份氧化镁、5份三聚磷酸钠、50份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1400r/min，时间为7h，得到釉浆；

S5、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以4℃/min的升温速率升至450℃，保温1.5h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以9℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将100g碳酸钙加入800mL乙醇水溶液（乙醇与水的体积比为7:3），接着加入6g γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于55℃下搅拌反应1.5h，反应完成后过滤，将100g固体产物与7g甘油磷酸酯、3g脂肪醇聚氧乙烯醚混合后，于转速为2300r/min下球磨25min，即得所述助磨剂。

实施例2

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将60g高岭土加入300mL浓度为0.3mol/L的硝酸锌溶液中，随后加入250mL浓度为0.7mol/L的硝酸铝溶液、20g木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入100g质量浓度为20%的氨水，于110℃下水热反应8h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、改性高岭土：将步骤S1中的100g预处理高岭土加入800mL异丙醇中，接着加入4g钛酸酯偶联剂，于60℃下反应2h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将35份钠长石、15份钾长石、25份硅灰石、20份改性高岭土、15份膨润土、15份粘土、5份氧化铝、8份石英、6份白云石、3份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1500r/min，时间为60min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为900r/min，时间为40min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、釉料的制备：按重量份计，将25份钾长石、20份方解石、18份锂辉石、10份氧化锌、12份滑石、3份硼砂、5份碳酸钡、4份氧化镁、4份三聚磷酸钠、40份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1200r/min，时间为8h，得到釉浆；

S5、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以4℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以8℃/min的升温速率升温至1000℃，保温3h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将100g碳酸钙加入800mL乙醇水溶液（乙醇与水的体积比为7:3），接着加入5g γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于50℃下搅拌反应2h，反应完成后过滤，将100g固体产物与6g甘油磷酸酯、4g脂肪醇聚氧乙烯醚混合后，于转速为2000r/min下球磨30min，即得所述助磨剂。

实施例3

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将70g高岭土加入400mL浓度为0.4mol/L的硝酸锌溶液中，随后加入350mL浓度为0.9mol/L的硝酸铝溶液、25g木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入150g质量浓度为25%的氨水，于120℃下水热反应5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、改性高岭土：将步骤S1中的100g预处理高岭土加入800mL异丙醇中，接着加入6g钛酸酯偶联剂，于70℃下反应1h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将40份钠长石、20份钾长石、35份硅灰石、25份改性高岭土、20份膨润土、20份粘土、10份氧化铝、12份石英、9份白云石、5份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1800r/min，时间为40min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1.5倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为1100r/min，时间为30min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、釉料的制备：按重量份计，将30份钾长石、25份方解石、22份锂辉石、15份氧化锌、16份滑石、6份硼砂、9份碳酸钡、7份氧化镁、6份三聚磷酸钠、60份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1500r/min，时间为6h，得到釉浆；

S5、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以5℃/min的升温速率升至500℃，保温1h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以10℃/min的升温速率升温至1080℃，保温2h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将100g碳酸钙加入800mL乙醇水溶液（乙醇与水的体积比为7:3），接着加入7g γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于60℃下搅拌反应1h，反应完成后过滤，将100g固体产物与8g甘油磷酸酯、2g脂肪醇聚氧乙烯醚混合后，于转速为2500r/min下球磨20min，即得所述助磨剂。

对比例1

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、改性高岭土：将100g高岭土加入800mL异丙醇中，接着加入5g钛酸酯偶联剂，于65℃下反应1.5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S2、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将38份钠长石、17份钾长石、30份硅灰石、23份改性高岭土、17份膨润土、18份粘土、7份氧化铝、10份石英、8份白云石、4份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1700r/min，时间为50min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1.3倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为1000r/min，时间为35min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S3、釉料的制备：按重量份计，将28份钾长石、22份方解石、20份锂辉石、13份氧化锌、14份滑石、5份硼砂、7份碳酸钡、6份氧化镁、5份三聚磷酸钠、50份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1400r/min，时间为7h，得到釉浆；

S4、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S3中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S2中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以4℃/min的升温速率升至450℃，保温1.5h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以9℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将100g碳酸钙加入800mL乙醇水溶液（乙醇与水的体积比为7:3），接着加入6g γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于55℃下搅拌反应1.5h，反应完成后过滤，将100g固体产物与7g甘油磷酸酯、3g脂肪醇聚氧乙烯醚混合后，于转速为2300r/min下球磨25min，即得所述助磨剂。

与实施例1相比，本对比例未对高岭土进行预处理。

对比例2

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将65g高岭土加入350mL浓度为0.35mol/L的硝酸锌溶液中，随后加入300mL浓度为0.8mol/L的硝酸铝溶液，搅拌均匀后加入130g质量浓度为25%的氨水，于115℃下水热反应7h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将38份钠长石、17份钾长石、30份硅灰石、23份预处理高岭土、17份膨润土、18份粘土、7份氧化铝、10份石英、8份白云石、4份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1700r/min，时间为50min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1.3倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为1000r/min，时间为35min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S3、釉料的制备：按重量份计，将28份钾长石、22份方解石、20份锂辉石、13份氧化锌、14份滑石、5份硼砂、7份碳酸钡、6份氧化镁、5份三聚磷酸钠、50份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1400r/min，时间为7h，得到釉浆；

S4、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S3中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S2中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以4℃/min的升温速率升至450℃，保温1.5h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以9℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将100g碳酸钙加入800mL乙醇水溶液（乙醇与水的体积比为7:3），接着加入6g γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于55℃下搅拌反应1.5h，反应完成后过滤，将100g固体产物与7g甘油磷酸酯、3g脂肪醇聚氧乙烯醚混合后，于转速为2300r/min下球磨25min，即得所述助磨剂。

与实施例1相比，本对比例未在高岭土上引入木质素磺酸钠和钛酸酯偶联剂。

对比例3

一种低温烧结陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理高岭土：将65g高岭土加入350mL浓度为0.35mol/L的硝酸锌溶液中，随后加入300mL浓度为0.8mol/L的硝酸铝溶液、23g木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入130g质量浓度为25%的氨水，于115℃下水热反应7h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、改性高岭土：将步骤S1中的100g预处理高岭土加入800mL异丙醇中，接着加入5g钛酸酯偶联剂，于65℃下反应1.5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、陶瓷坯体的制备：按重量份计，将38份钠长石、17份钾长石、30份硅灰石、23份改性高岭土、17份膨润土、18份粘土、7份氧化铝、10份石英、8份白云石、4份助磨剂混合均匀，随后进行球磨，球磨的转速为1700r/min，时间为50min，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入粉料重量的1.3倍的去离子水，进行湿磨，湿磨的转速为1000r/min，时间为35min，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、釉料的制备：按重量份计，将28份钾长石、22份方解石、20份锂辉石、13份氧化锌、14份滑石、5份硼砂、7份碳酸钡、6份氧化镁、5份三聚磷酸钠、50份水混合均匀，进行湿法球磨，湿法球磨的转速为1400r/min，时间为7h，得到釉浆；

S5、低温烧结陶瓷的制备：将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧的工艺为：以4℃/min的升温速率升至450℃，保温1.5h，预烧后立即进行烧结处理，烧结处理的工艺为：以9℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，随后以5℃/min的降温速率降至室温，得到低温烧结陶瓷。

所述助磨剂为碳酸钙。

与实施例1相比，本对比例的助磨剂为碳酸钙。

将实施例1-3和对比例1-3制备得到的陶瓷进行性能测试，同时观察陶瓷的形态及表面效果，其中，抗折强度根据标准GB/T 6569-2006进行测试；断裂韧性根据标准GB/T23806-2009进行测试；吸水率测试：取5片陶瓷制品碎片，洗净后烘干，分别称其重量，之后将陶瓷制品碎片分隔后置于蒸馏水中，煮沸3小时，期间水面保持高于陶瓷制品碎片10mm以上，之后将陶瓷制品碎片捞出，用已吸水饱和的布揩去陶瓷制品碎片表面附着的水，迅速分别称量其重量，计算5片陶瓷制品碎片的平均吸水率即得陶瓷制品的吸水率。测试结果如下表1。

表1

从上表1中可以看出，本发明制备的低温烧结陶瓷在较低的烧成温度、较短的烧成时间下，制得的陶瓷表面无形变、外观平整，且具有良好的力学性能和低的吸水率，具有良好的应用前景。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种低温烧结陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将高岭土加入硝酸锌溶液中，随后加入硝酸铝溶液、木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入氨水，进行水热反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理高岭土；

S2、将步骤S1中的预处理高岭土加入异丙醇中，接着加入钛酸酯偶联剂，进行加热反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性高岭土；

S3、将钠长石、钾长石、硅灰石、改性高岭土、膨润土、粘土、氧化铝、石英、白云石、助磨剂混合均匀，随后进行球磨，经过筛、除杂后，得到粉料；随后加入去离子水，进行湿磨，得到浆料，随后放入模具中压制成型，得到陶瓷坯体；

S4、将钾长石、方解石、锂辉石、氧化锌、滑石、硼砂、碳酸钡、氧化镁、三聚磷酸钠、水混合均匀，进行湿法球磨，得到釉浆；

S5、将步骤S4中的釉浆以浸釉方式施釉于步骤S3中的陶瓷坯体的表面，干燥后进行预烧，预烧后立即进行烧结处理，得到低温烧结陶瓷。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述高岭土、硝酸锌溶液、硝酸铝溶液、木质素磺酸钠、氨水的质量体积比为60-70g:300-400mL:250-350mL:20-25g:100-150g，所述硝酸锌溶液的浓度为0.3-0.4mol/L，所述硝酸铝溶液的浓度为0.7-0.9mol/L，所述氨水的质量浓度为20-25%，所述水热反应的温度为110-120℃，时间为5-8h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述预处理高岭土、钛酸酯偶联剂的质量比为100:4-6，所述加热反应的温度为60-70℃，时间为1-2h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

将碳酸钙加入乙醇水溶液，接着加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，进行搅拌反应，反应完成后过滤，将固体产物与甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚混合后进行球磨，即得所述助磨剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7:3，所述碳酸钙、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:5-7，所述搅拌反应的温度为50-60℃，时间为1-2h；所述固体产物、甘油磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为100:6-8:2-4，所述球磨的转速为2000-2500r/min，时间为20-30min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，按重量份计，各原料的用量为：钠长石35-40份、钾长石15-20份、硅灰石25-35份、改性高岭土20-25份、膨润土15-20份、粘土15-20份、氧化铝5-10份、石英8-12份、白云石6-9份、助磨剂3-5份，所述去离子水的加入量为粉料重量的1-1.5倍。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述球磨的转速为1500-1800r/min，时间为40-60min，所述湿磨的转速为900-1100r/min，时间为30-40min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，按重量份计，各原料的用量为：钾长石25-30份、方解石20-25份、锂辉石18-22份、氧化锌10-15份、滑石12-16份、硼砂3-6份、碳酸钡5-9份、氧化镁4-7份、三聚磷酸钠4-6份、水40-60份；所述湿法球磨的转速为1200-1500r/min，时间为6-8h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述预烧的工艺为：以4-5℃/min的升温速率升至400-500℃，保温1-2h；所述烧结处理的工艺为：以8-10℃/min的升温速率升温至1000-1080℃，保温2-3h，随后以5℃/min的降温速率降至室温。

10.一种如权利要求1-9任一项所述方法制备得到的低温烧结陶瓷。