硅酸锆在卫生陶瓷中的应用探讨

王宇旭，刘溧

摘 要：硅酸锆是现代陶瓷釉料中不可或缺的乳浊剂，其具有非常良好的耐腐蚀性、耐磨性、抗水解能力、增白能力。当前卫生陶瓷中已经十分广泛地应用该材料。为了进一步分析硅酸锆在卫生陶瓷中的应用及发展，本文首先对这一乳浊剂的应用优点进行总结，然后总结了其性能和应用特点，最后重点针对硅酸锆在卫生陶瓷中的应用和发展进行探讨，以期为相关工作者提供参考。

关键词：硅酸锆；卫生陶瓷；应用措施

1 硅酸锆乳浊剂概述

多年来卫生陶瓷最为经典且长效的颜色就是洁白色，正是因此，众多陶瓷科技工作者大力研究白色釉面，取得了一定的成绩，并且部分科研成果已经有效应用于实践中。硅酸锆是卫生陶瓷生料乳白釉最常用的乳浊剂，其折射率在1.92-1.97之间，莫氏硬度为7.5，具有高硬度、高折射率的特点，不但能够保证釉面的乳浊效果，还可以确保釉面具有较高的力学性能。

当前卫生陶瓷生产中最常用的釉料就是生料锆乳浊釉，它的优点主要包括生产稳定性强、降低烧成气氛的敏感度、减小热膨胀系数及资源丰富等等，这些优点决定了生料锆乳浊釉必然会成为卫生陶瓷生产的重要原材料。釉的遮盖能力和呈色力度取决于硅酸锆乳浊性能的好与坏，并同时对瓷釉的性能及装饰效果产生影响， 最后也会对产品的质量和成本造成严重影响。釉中硅酸锆的加入量以及乳浊性能具有直接作用的便是硅酸锆的粒度分布。普遍认为：只有硅酸锆颗粒越细小，所需的加入量才会越少，乳浊的效果也就更好。

2 硅酸锆的性能及应用特点

在陶瓷釉料中纳米硅酸锆的主要特性，主要包括两个方面：第一，硅酸锆所特有的理化性能，主要包括：乳浊增强、增白、耐化学腐蚀、耐磨、抗水解等等。第二，纳米效应的价值，取决于纳米硅酸锆的粒径，粒径越小，价值越高。粒径越小，纳米效应也就越强。基于此硅酸锆也就成为了纳米功能的载体（自载体）。纳米硅酸锆的特点主要包括以下几个方面：

1） 受粒径范围控制，由于粒度分布的减少，细度反而增加，硅酸锆的使用量也能不断减少。

２）由于粒度分布的减少，硅酸锆的耐溶剂性、耐蚀性、耐磨性能等物理性能也会逐渐提高。

３）陶瓷釉面使用的时候，在一定纳米粒径范围之内，粒径越小，自洁抗污能力也就越强。

４）硅酸锆的耐溶剂性特征明显，在水环境下纳米功能粉载体取决于纳米硅酸锆自身。

５）可用作于表面包覆剂使用，且具有功能性。

６）是高质量的金属复合材料和结构陶瓷。

3 硅酸锆在陶瓷中的应用

3.1硅酸锆的应用

作为一种陶瓷原料，硅酸锆是釉料化学成分中不可或缺的一部分，其主要作用有增白、抗水解、耐腐蚀、耐磨。很多企业通过提高硅酸锆的使用量达到提高陶瓷釉面耐磨性的效果，现如今硅酸锆的用量已经增加到10%，常用硅酸锆类型如纳米硅酸鈣、标准硅酸锆等，当前各种类型的硅酸锆都可以和陶瓷生产工艺相适应。相关生产工作人员可以站在降低高温粘度的角度选用原料类硅酸锆，注意避免使用氧化铝球来球磨釉用硅酸锆，以免原料中掺杂杂质，当前常用研磨介质为硅酸锆球或者氧化锆球。硅酸锆的高温粘度会随着锆英石和氧化锆的乳浊釉添加量增多而出现直线上升的情况，硅酸锆在生产中容易出现针孔、波纹、滚釉等不同类型的问题，这和锆化合物具有高耐火性特点直接相关。锆化合物在玻璃中熔融困难，为了提高其熔融性，可以采取改性包覆的方式，进而将其转化为增白剂。研磨硅酸锆过程中，常用包覆物质为碳酸镧，添加量控制在0.1%～0.5%。此外，生产过程中在料浆中假如硅酸锆粉时，可以同时加入0.2%的二水醋酸钠或者直接在料浆中加入0.2％～0.4％的二水醋酸镧，可保证硅酸锆粉快速分散、溶解，提高生产效果。

硅酸锆作为纳米硅酸锆分散液中的重要物质，在卫生陶瓷中具备负氧离子、杀菌、防静电、自洁等作用。

3.2纳米硅酸锆的包覆分散

纳米微粒粒子应用范围十分广阔。美国国家科学基金会（NSF）认为，纳米粉体不但有着广阔的市场，在未来其应用范围将会进一步扩大，通过改进创新传统工业产品纳米化，将产品的价值和性能提高，可以在陶瓷粉、功能性色膏、树脂、塑料、油墨、涂料等多方面应用，同时还可以在光学膜、光触媒、保健品、医药等产品中推广应用，纳米科技为产业发展带来了新的希望。

3.3纳米硅酸锆在卫生陶瓷中的应用研究

纳米硅酸锆是一项极其繁杂的研究和生产制造项目，在陶瓷行业纳米硅酸锆等纳米材料的广泛运用，也是一个创新项目。主要原因是在釉面的用量方面，加入纳米硅酸锆可以减少其30%的用量，而且使用后陶瓷釉面更加亮白，更整齐和有光泽，还降低了辐射。纳米硅酸锆和其他纳米粉体不一样具有小尺寸效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面效应等等，促使纳米硅酸锆表现出与众不同的性能。也正因如此，纳米硅酸锆在滤光、药业、催化反应、光吸收、磁介质、新型材料等方面有很大的发展空间。

在陶瓷行业纳米材料和纳米技术取得了突出的成果，分别为纳米釉和功能釉等方面。其中，最主要的成果有：纳米负离子釉，纳米无铅抗菌釉，防静电釉，耐磨釉，纳米易洁釉，玉质卫生陶瓷釉等等，虽然有诸多成果，但却都没有形成规模化生产，没有被消费者认可，其中产生效益的厂家也寥寥无几。造成这种情况出现的原因有很多，其中较为关键的原因在于陶瓷需要在高温下烧成，这就导致纳米材料的功能不能得到最大的发挥。想要解决这个问题，应当考虑以下几个方面：

图表的左端代表的是米粉体生产厂家，右端是陶瓷厂家，图表的中间是最重要的同时也是最容易被忽略的，一旦被忽略就没有了责任主体。归根结底这可能就是不能产生效益的根本原因。

研发团队可以通过如下三方面进行应用：

第一，纳米结构陶瓷釉。优化设计卫生陶瓷0.8～1.0ｍｍ釉面可以在保证陶瓷产品洁白度、亮度、耐磨性、平整性等性能的前提下，节约纳米硅酸锆用量，已经有研发团队通过优化设计陶瓷釉面结构降低70%的纳米硅酸锆使用量，并在2016年已经投放市场。

第二，纳米自洁抗菌功能釉。陶瓷釉面设计和应用中，以纳米硅酸锆为载体，提高陶瓷釉面的杀菌能力。为了将杀菌时效延长，可以进行陶瓷元设计小于43μｍ（325目）的微型陶瓷元件模型，其内部为功能粒子，外部为纳米硅酸锆壳体，壳体上的通道允许功能粒子进出，在正常烧成温度下元件可以长时间有效。当前已经解决陶瓷元成形工艺难题，纳米硅酸锆粉体的锆珠粒径可以达到43μｍ（325目）。通过显微镜查看锆珠发现其球形度达到95%，有着良好的强度和硬度。

第三，纳米健康功能釉。在纳米硅酸锆功能粉体设计中应用陶瓷元设计概念，在陶瓷釉浆中应用这一粉体，保证成形后陶瓷釉面具有健康环保功能，比如释放负离子、活化水等。

4结 语

纳米技术和纳米材料是未来陶瓷行业发展中将十分常见，并且会得到进一步的创新应用，纳米材料有助于卫生洁具的发展，各个陶瓷厂家、科研单位等相关主体应加大合作，促进纳米材料的应用。

参考文献

[1]张雅君，玄伟东，任忠鸣，宋歌，任兴孚，王保军.模拟受热状况对硅基陶瓷型芯组织和性能的影响[J].上海金属，2021，43（06）：65-70+75.

[2]谭旭日，卢莉，谭浩男.一种陶瓷大板底釉及其制备方法[J].陶瓷，2021（10）：54-57.

[3]林庆生，李金华，刘乃成，陈鹏程.共沉淀法制备钒锆蓝陶瓷色料的影响因素研究[J].佛山陶瓷，2021，31（08）：12-15+39.

[4]吴秀銮，余静端，王冁.卫生陶瓷低锆生料乳浊釉的研制[J].陶瓷，2021（04）：45-47.

[5].高强度浅黄绿色釉料及用其制备陶瓷制品的方法[J].佛山陶瓷，2021，31（01）：55.