[发明专利]一种建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料及其制备方法以及建筑陶瓷制品

说明书

本发明公开了一种建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料，由骨料和粘结剂按照重量比骨料∶粘结剂＝1∶4～8组成；所述骨料为Si、Al、Mg、Ca、Zn的氧化物、氢氧化物、含氧盐中的组合，其化学成分为SiO₂ 50～75％、Al₂O₃ 10～30％、MgO 0～20％、CaO 0～25％、ZnO 0～10％；所述粘结剂为CMC、PVA、PVB、水玻璃中的一种或其组合。此外，还公开了上述建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料的制备方法以及建筑陶瓷制品。本发明采用涂层浆料对建筑陶瓷坯体的表面进行全包覆，通过施加预压应力以增加陶瓷坯体从受力到破坏的应变量，从而极大地提高了建筑陶瓷制品的强度及性能。本发明的制备及应用生产简单易控、成本低，有助于推广应用，具有很高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种用于增强建筑陶瓷材料强度的涂层浆料及其制备方法以及建筑陶瓷制品。

背景技术

我国建筑陶瓷年产量达到117亿平方米，年销售产值超过5000亿元，但建筑陶瓷产业属于高污染、高耗能、高资源消耗的“三高产业”。其中，陶瓷材料的薄型化是降低能耗的有效手段，但坯体减薄后，生坯强度和成瓷强度均会显著下降，从而导致产品开裂或变形。因此，提高建筑陶瓷制品的机械强度是目前亟需解决的问题之一。

由于陶瓷具有脆性大和可靠性差的致命弱点，因此，研究改善陶瓷的脆性、提高其使用的可靠性一直是陶瓷材料的研究热点，如提高陶瓷致密性、减小晶粒尺寸、应用相变机理改善其韧性、或者在陶瓷基体中加入晶须等增强体。然而，受工艺条件、作用尺度、添加量和可控程度等因素的影响，增韧效果不佳，例如，陶瓷基汽车发动机就因为其韧性较差、易开裂、可靠性差，迄今为止仍未发展起来。

预应力增强技术是一种全新的增强思路。为防止基体过早开裂，预先让基体受到压缩应力，当基体受到拉伸破坏之前首先要克服预加的压缩应力，从而增加了基体受张力而开裂的应变量，达到提高构件整体的韧性、可靠性及耐久性的目的。目前，现有技术增强材料的预应力主要采用以下方法：

1、热韧化处理，即通过一定加热、冷却制度在表面人为地引入残余压应力。这种技术已被广泛应用于预应力玻璃（钢化玻璃）行业。

2、化学强化，如离子置换法，在基体升温时，将材料中小离子替换成大离子，当材料冷却后，则大离子受到挤压，给材料提供预压力。

3、陶瓷/金属复合材料，采用金属热喷涂沉积法、金属熔覆法等，将金属包裹陶瓷，利用金属层与陶瓷基体材料的热膨胀系数的差异及其金属自身的抗拉性和韧性，给陶瓷提供预压应力。

然而，上述方法均难以控制陶瓷材料受力的需求，尤其是针对量大面广的建筑陶瓷材料，现有的预应力增强方法无法满足建筑陶瓷材料的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料，用以包覆在建筑陶瓷坯体表面形成具有较高弹性模量和较低热膨胀系数的涂层，以此增强坯体的抗折强度，从而有利于形成强度高、薄型化、可靠性好的预应力建筑陶瓷材料。本发明的另一目的在于提供上述建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料的制备方法以及建筑陶瓷制品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种建筑陶瓷预应力增强用涂层浆料，由骨料和粘结剂按照重量比骨料∶粘结剂＝1∶4～8组成；所述骨料为Si、Al、Mg、Ca、Zn的氧化物、氢氧化物、含氧盐中的组合，其化学成分为SiO₂ 50～75%、Al₂O₃ 10～30%、MgO 0～20%、CaO 0～25%、ZnO 0～10%；所述粘结剂为CMC、PVA、PVB、水玻璃中的一种或其组合。