本發(fā)明屬于陶瓷行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

陶瓷在提高人們生活質(zhì)量的同時(shí)，給能源、環(huán)境資源帶來(lái)了重大負(fù)擔(dān)--陶瓷生產(chǎn)的主要原料優(yōu)質(zhì)粘土資源日益枯竭。由于優(yōu)質(zhì)粘土的不可再生性，在陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程中，優(yōu)質(zhì)粘土逐漸減少、瘠性料較多的粘土所占比例逐漸增加，導(dǎo)致了陶瓷坯體干燥強(qiáng)度下降，裂紋、斷角、缺邊等諸多缺陷嚴(yán)重，以至于成品率嚴(yán)重降低，影響陶瓷生產(chǎn)。尋找或制造新原料替代或部分替代優(yōu)質(zhì)粘土在陶瓷中的使用成為陶瓷行業(yè)的重要任務(wù)。目前國(guó)內(nèi)陶瓷生產(chǎn)中常用的增強(qiáng)劑有羧甲基纖維素、聚乙烯醇等，但加入這些增強(qiáng)劑會(huì)增大坯體料漿的粘度，給陶瓷生產(chǎn)帶來(lái)了極大不便。

陶瓷坯體增強(qiáng)劑主體一般都含有大量羥基和羧酸根離子或磺酸根離子。一方面，增強(qiáng)劑在坯體料漿起分散作用，維持體系粘度，便于料漿的運(yùn)輸?shù)?；另一方面，在坯體漿料干燥成素坯的過(guò)程中“羥基”官能團(tuán)起粘合作用，因而提高素坯成品率。

中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201210033695.4公開(kāi)了一種陶瓷坯體增強(qiáng)劑，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.2～0.5％加入上述的增強(qiáng)劑，攪拌均勻后即可進(jìn)入下一步制備工序。本發(fā)明的增強(qiáng)劑可以大幅度提高坯體的抗折強(qiáng)度，改善坯體粒裂；增加粉料的流動(dòng)性，提高粉體的結(jié)合性能；對(duì)坯體的燒成無(wú)任何不良影響；對(duì)解決坯體裂紋、邊角易損等缺陷有明顯效果；還可以提高坯體在窯爐內(nèi)的干燥速度、燒成速度，從而縮短燒成時(shí)間，提高產(chǎn)能。

中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201310332474.1公開(kāi)一種具備坯體增強(qiáng)效果的復(fù)合陶瓷稀釋劑及其使用方法，包括對(duì)無(wú)機(jī)、小分子有機(jī)減水劑以及表面活性劑和聚羧酸聚合物的選擇，以及對(duì)以上各種物質(zhì)添加量的優(yōu)化，將上述原料按照一定的配比進(jìn)行復(fù)合，并通過(guò)球磨將建陶土料以及復(fù)合陶瓷稀釋劑混合均勻，對(duì)陶瓷料漿起到稀釋作用的同時(shí)可提高坯體強(qiáng)度。

氧化石墨烯分子上不僅含有羥基、磺酸基等官能團(tuán)，且這些官能團(tuán)的官能度基本可控，因此氧化石墨烯可搭配傳統(tǒng)分散劑、增強(qiáng)劑等應(yīng)用于陶瓷坯體漿料中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑的在陶瓷坯體生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，由攪拌混合均勻的以下組成構(gòu)成，氧化石墨烯5～25份，無(wú)機(jī)粘合劑2～10份，有機(jī)分散劑2～10份，水60～70份。

所述氧化石墨烯為通過(guò)Hummers法、Staudemaier法、電化學(xué)法、或Brodie法中一種或兩種以上方法制備而來(lái)，優(yōu)選為Hummers法型石墨烯，并通過(guò)石墨、高錳酸鉀用量、濃硫酸體積、高溫反應(yīng)中的加水方式調(diào)節(jié)使羥基含量高于磺酸基含量。

所述無(wú)機(jī)粘合劑為膨潤(rùn)土、高嶺土、黑泥中的一種或兩種以上，其中，膨潤(rùn)土包括有機(jī)膨潤(rùn)土、無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土。

所述分散劑為無(wú)機(jī)分散劑、有機(jī)分散劑、高分子分散劑中的一種或兩種以上，其中無(wú)機(jī)分散劑包括硅酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、碳酸鈉，有機(jī)分散劑為腐植酸鈉、檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸鈉、葡萄糖酸鈉，高分子分散劑包括聚甲基丙烯酸鹽酯、聚丙烯酸鈉等，最優(yōu)選三聚磷酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或兩種。

所述增強(qiáng)劑的使用方法為：在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.1％～0.6％加入本發(fā)明一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后，進(jìn)入下一步制備工序。

本發(fā)明一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑的作用原理：本發(fā)明坯體增強(qiáng)劑，其中氧化石墨烯一方面為高效陰離子表面活性劑，球磨前加入到坯體料漿中去，氧化石墨烯的羥基作為錨固基團(tuán)被吸附于坯體顆粒表面，石墨烯的磺酸根離子則分散在水中，不同坯體顆粒間因磺酸根的相互排斥而分散開(kāi)來(lái)，不易團(tuán)聚，因此氧化石墨烯同分散劑協(xié)同發(fā)揮分散作用，降低了分散劑用量。料漿干燥為素坯后，顆粒表面氧化石墨烯的羥基將不同顆粒粘合起來(lái)，與無(wú)機(jī)粘合劑協(xié)同發(fā)揮強(qiáng)度作用，增加坯體強(qiáng)度。本發(fā)明在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.1％～0.6％加入該一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后成型后，可大幅度增加了坯體的生坯強(qiáng)度、干燥強(qiáng)度、施釉強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，由攪拌混合均勻的以下組成構(gòu)成，氧化石墨烯10份，膨潤(rùn)土5份，三聚磷酸鈉10份，水65份，攪拌混合均勻。

陶瓷生產(chǎn)線測(cè)試：本發(fā)明所用陶瓷坯料為佛山某陶瓷公司標(biāo)準(zhǔn)配方土，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.6％加入氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后，進(jìn)入下一步制備工序。經(jīng)測(cè)試，陶瓷漿料在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間為40.39s，接近于未加增強(qiáng)劑的漿料在在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間(36.38s)，可滿(mǎn)足陶瓷廠實(shí)際生產(chǎn)需要；陶瓷生坯強(qiáng)度比未加增強(qiáng)劑前增加57％，增加強(qiáng)度高于添加相同量的羧甲基纖維素。

實(shí)施例2

一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，由攪拌混合均勻的以下組成構(gòu)成，氧化石墨烯20份，高嶺土2份，三聚磷酸鈉5份，水70份。

陶瓷生產(chǎn)線測(cè)試：本發(fā)明所用陶瓷坯料為佛山某陶瓷公司標(biāo)準(zhǔn)配方土，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.2％加入該氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后，進(jìn)入下一步制備工序。經(jīng)測(cè)試，陶瓷漿料在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間為38.59s，接近于未加增強(qiáng)劑的漿料在在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間(36.38s)，可滿(mǎn)足陶瓷廠實(shí)際生產(chǎn)需要；陶瓷生坯強(qiáng)度比未加增強(qiáng)劑前增加56％，增加強(qiáng)度遠(yuǎn)高于添加相同量的羧甲基纖維素。

實(shí)施例3

一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，由攪拌混合均勻的以下組成構(gòu)成，氧化石墨烯11份，佛山標(biāo)準(zhǔn)黑泥5份，40％聚丙烯酸鈉6份，水68份。

陶瓷生產(chǎn)線測(cè)試：本發(fā)明所用陶瓷坯料為佛山某陶瓷公司標(biāo)準(zhǔn)配方土，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.1％加入該氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后，進(jìn)入下一步制備工序。經(jīng)測(cè)試，陶瓷漿料在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間為38.68s，接近于未加增強(qiáng)劑的漿料在在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間(36.37s)，可滿(mǎn)足陶瓷廠實(shí)際生產(chǎn)需要；陶瓷生坯強(qiáng)度比未加增強(qiáng)劑前增加50％，增加強(qiáng)度遠(yuǎn)高于添加相同量的羧甲基纖維素。

實(shí)施例4

一種氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，由攪拌混合均勻的以下組成構(gòu)成，氧化石墨烯25份，佛山標(biāo)準(zhǔn)黑泥10份，40％聚丙烯酸鈉10份，水60份。

陶瓷生產(chǎn)線測(cè)試：本發(fā)明所用陶瓷坯料為佛山某陶瓷公司標(biāo)準(zhǔn)配方土，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質(zhì)量的0.3％加入該氧化石墨烯復(fù)合型陶瓷坯體增強(qiáng)劑，待球磨完成以后，進(jìn)入下一步制備工序。經(jīng)測(cè)試，陶瓷漿料在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間為42.68s，接近于未加增強(qiáng)劑的漿料在在涂-4杯中流動(dòng)時(shí)間(36.37s)，可滿(mǎn)足陶瓷廠實(shí)際生產(chǎn)需要；陶瓷生坯強(qiáng)度比未加增強(qiáng)劑前增加71％，增加強(qiáng)度遠(yuǎn)高于添加相同量的羧甲基纖維素。