一种智能调温装饰陶瓷板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种智能调温陶瓷装饰板材及其制备方法。智能调温陶瓷装饰板材包括陶瓷相变复合装饰层、石墨烯发热膜和绝热保温层，其中陶瓷相变复合装饰层由相变材料和晶须增强多孔陶瓷装饰板材经熔融浸渗工艺复合而成，集相变调温、承载和装饰功能于一体。其制备方法包括：高强度高气孔率晶须增强多孔陶瓷装饰板材制备；相变材料熔融浸渗制备陶瓷相变复合装饰层；陶瓷相变复合装饰层、石墨烯发热膜和绝热保温层粘接复合。相比于现有技术，将相变材料与装饰板材复合为一体，简化结构，减小厚度，利于高效传热，同时辅以石墨烯发热膜，能够在气温寒冷时实现高效供暖，提高室内温度稳定性，节省取暖用电成本。

【技术实现步骤摘要】
一种智能调温装饰陶瓷板材及其制备方法
本专利技术属于建筑陶瓷装饰
，主要涉及一种智能调温装饰陶瓷板材及其制备方法。
技术介绍
陶瓷砖作为一种物理化学稳定、耐久耐磨的建筑装饰材料，在建筑家居领域被广泛使用，近年来市场上出现了许多功能性瓷砖，在提供装饰效果的同时附带了诸如净化、杀菌或发热的功能。室内温度是建筑家居环境舒适性的重要指标，当外界气温较低时，就需要借助设备来进行取暖，将相变材料与建筑材料结合起来，利用其恒温相变过程中能够吸收或释放大量潜热的原理，可以减小室内温度的波动，延缓热量散失，同时通过利用电网低谷期的电能进行蓄热，在用电高峰将其释放取暖，不仅能调节电负荷峰谷差，充分利用电力资源，提高电网稳定性，另当采用峰谷分价制度时，还能切实的降低用电成本。因此，将相变材料与瓷砖装饰材料进行复合，对于居住的舒适度和用电成本的降低都具有积极的意义。现有的相变调温瓷砖或地板常需要将相变材料通过封装单独制作为一层，再与陶瓷砖体进行复合，如申请公布号为CN107098681A的专利中将相变材料涂覆于瓷砖上表面；或者如其他专利(CN104962241B，CN204475742U)所描述的，需要开辟专门的空腔或容置槽来放置相变材料。上述相变调温瓷砖的设计不仅增加了结构的厚度和复杂性，影响热量的快速传导，还可能导致砖体表面不耐磨或不美观。将相变材料与多孔物质进行复合是制备定型相变材料一种常见的方法，但是由于选用的多孔陶瓷气孔率较高，如CN107011868A和CN109321208A中多孔支撑体的孔隙率经换算大约在70～90％之间，高气孔率会导致所制备的定型相变材料强度较低，在使用中不能单独承受载荷，需要其他结构来辅助支撑，大大限制了其使用场景。同时由于表面无耐磨的装饰层，应用范围大大受限。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种智能调温装饰陶瓷板材，通过将高强度且带有釉面装饰层的晶须增强多孔陶瓷装饰板材与相变材料进行复合，将相变蓄热调温功能和装饰、承载功能结合为一体，相比现有技术简化了相变调温瓷砖的结构，减少了结构热阻，提高了传热效率；并辅以石墨烯发热膜，通过高效的面发热效率和高的热导率，能够在气温降低时实现高效供暖，提高居住环境舒适度。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种智能调温装饰陶瓷板材，包括陶瓷相变复合装饰层、石墨烯发热膜和绝热保温层，其中陶瓷相变复合装饰层由相变材料和晶须增强多孔陶瓷装饰板材经熔融浸渗工艺复合而成；所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材由如下原料制备而成：高岭土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂和增强剂，所述高岭土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材的气孔率在30～55％之间，孔径分布在0.01～2μm之间，抗折强度大于30MPa；所述陶瓷相变复合装饰层的制备工艺包括球磨、喷雾干燥、压制成型、第一次烧成、喷墨打印及施釉、第二次烧成、相变材料熔融浸渍和表面清理。上述提到的熔融浸渗工艺，为本领域常规复合工艺，本领域技术人员熟知其操作过程。熔融浸渗法制备复合相变材料通常是用两种熔点区别很大的物质，高熔点的作为支撑物，制备出有连通网络结构的多孔基体，低熔点的为相变材料熔化渗入多孔基体中。熔融浸渗法一般采用熔体无压浸渗工艺。无压渗入对相变材料熔体及多孔基体有如下要求：①相变材料熔体应对多孔基体浸润；②基体应具有相互连通的渗入通道；③体系组分性质匹配。本专利技术的晶须增强多孔陶瓷装饰板材和相变材料满足上述要求。本专利技术通过优化多孔陶瓷板材的微观孔结构，利用矿化剂和助烧剂的低温催化作用在陶瓷坯体内部原位生成大量的莫来石晶须，借助坯体内部原位自生的莫来石晶须强化作用，采用传统的干法压制工艺，在无造孔剂和发泡剂的情况下低温(<1200℃)制备气孔率在30～55％之间，抗折强度高于30MPa的轻质陶瓷板材，克服了传统多孔陶瓷轻质与高强度间的矛盾，获得了轻质高强的多孔陶瓷。本专利技术原料配方中引入了碳化硅颗粒作为增强剂，其中，碳化硅粉体对坯体的增强机理是利用其在高温下的氧化反应来促进传质，通过反应烧结起到粘接莫来石晶须、提高制品强度的目的，同时又不降低制品的气孔率。因此，就作用机理来讲，本专利技术中引入的碳化硅颗粒完全不同于发泡陶瓷中的发泡剂，不利用其高温下产生气体的发泡造孔作用，仅起到粘接晶须，强化坯体强度的作用。本专利技术陶瓷相变复合装饰层将相变材料与多孔陶瓷复合，相变材料位于多孔陶瓷内部的孔洞中，相变材料具有相变功能，当相变材料从一个相态变化到另一个相态时会吸收或放出热量。例如选用相变点为40℃的阻燃石蜡熔体时，当多孔陶瓷温度高于40℃，石蜡从固态转变到液态，会吸收热量，从而降低多孔陶瓷温度。同样，当多孔陶瓷温度低于40℃，石蜡又从液态转变到固态，会放出热量，从而提高多孔陶瓷温度。因此，通过相变材料相变的来回转换，可起到一个调温的作用。本专利技术所述智能调温装饰陶瓷板材的制备工艺包括以下具体步骤：S1.将高岭土、煅烧铝矾土置于球磨装置内，同时加入矿化剂、助烧剂、增强剂，以水为球磨介质球磨12～24小时获得陶瓷浆料，经喷雾干燥获得坯体粉料；具体地，所述的高岭土化学组成中氧化铝质量分数高于32％，所述煅烧铝矾土的化学组成中氧化铝质量分数在55％～80％之间。具体地，所述的矿化剂为氟化铝，添加量占坯体粉料的3～5wt％；助烧剂为氧化钼或氧化铈中的一种，添加量占坯体粉料的3～5wt％；增强剂为碳化硅粉体，其平均粒径在5～30μm之间，添加量占坯体粉料的5～10wt％。具体地，所述的陶瓷浆料的中位径D50在2～10μm之间，所述的坯体粉料的化学组成中氧化铝质量分数在50％～72％之间。本专利技术中所述的中位径D50是指，一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。S2.将S1中获得的坯体粉料压制成陶瓷生坯，压制压力在10～40MPa之间；S3.将S2中获得的陶瓷生坯经干燥后送入窑炉进行第一次烧成，待冷却后在坯体上表面进行图案装饰和施釉操作，干燥后送入窑炉中进行第二次烧成，获得晶须增强多孔陶瓷装饰板材；具体地，所述的第一次烧成温度依原料配比的不同而控制在1100～1250℃之间，第二次烧成温度控制在1050～1150℃之间；所述的图案装饰和施釉操作指在生坯上表面分别施加喷墨装饰层和保护釉层，省去了常规施加打底增白釉层的工序，这是由于本专利技术所制备的高气孔坯体中的微气孔对光线会产生明显散射作用，坯体自身白度较高(>65度)，无需利用底釉进行打底增白。S4.在60～120℃下将相变材料通过熔融浸渍工艺渗入S3获得的晶须增强多孔陶瓷装饰板材中，表面清理后获得陶瓷相变复合装饰层；S5.将获得的陶瓷相变复合装饰层与石墨烯发热膜和绝热保温层通过粘接剂粘接，即得；其中石墨烯发热膜位于陶瓷相变复合装饰层和绝热保温层中间。具体地，所述石墨烯发热膜厚度在0.1～1mm之间，发热功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，包括陶瓷相变复合装饰层、石墨烯发热膜和绝热保温层，其中陶瓷相变复合装饰层由相变材料和晶须增强多孔陶瓷装饰板材经熔融浸渗工艺复合而成；/n所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材由如下原料制备而成：高岭土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂和增强剂，所述高岭土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材的气孔率在30～55％之间，孔径分布在0.01～2μm之间，抗折强度大于30MPa；/n所述陶瓷相变复合装饰层的制备工艺包括球磨、喷雾干燥、压制成型、第一次烧成、喷墨打印及施釉、第二次烧成、相变材料熔融浸渍和表面清理。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，包括陶瓷相变复合装饰层、石墨烯发热膜和绝热保温层，其中陶瓷相变复合装饰层由相变材料和晶须增强多孔陶瓷装饰板材经熔融浸渗工艺复合而成；
所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材由如下原料制备而成：高岭土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂和增强剂，所述高岭土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；所述晶须增强多孔陶瓷装饰板材的气孔率在30～55％之间，孔径分布在0.01～2μm之间，抗折强度大于30MPa；
所述陶瓷相变复合装饰层的制备工艺包括球磨、喷雾干燥、压制成型、第一次烧成、喷墨打印及施釉、第二次烧成、相变材料熔融浸渍和表面清理。


2.根据权利要求1所述智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，所述陶瓷相变复合装饰层的厚度为3～22mm；所述石墨烯发热膜厚度在0.1～1mm之间，发热功率在20～200W/m2之间，面内热导率在1000～2000W/(m·K)之间。


3.根据权利要求1所述智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，所述绝热保温层为阻燃聚氨酯保温板。


4.根据权利要求1所述智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，所述的高岭土化学组成中氧化铝质量分数高于32％，所述煅烧铝矾土的化学组成中氧化铝质量分数在55％～80％之间。


5.根据权利要求1所述智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，所述的矿化剂为氟化铝，添加量占原料总重的3～5wt％；助烧剂为氧化钼或氧化铈中的一种，添加量占原料总重的3～5wt％；增强剂为碳化硅粉体，其平均粒径在5～30μm之间，添加量占原料总重的5～10wt％。


6.根据权利要求1所述智能调温装饰陶瓷板材，其特征在于，所述的相变材...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶德林，马杰，陈然，简润桐，黄佳奇，王亚婕，刘世明，
申请(专利权)人：广东萨米特陶瓷有限公司，广东新明珠陶瓷集团有限公司，佛山市三水冠珠陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44