1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.前言

随着现代科学技术的发展,静电现象在信息工业、纺织工业、航天航空、国防军事、石油化工、精密仪器制造、矿山开采、饲料加工、制药、印刷等行业的生产、加工和使用过程中是普遍存在的。静电对一些敏感仪器和场所,可能会导致致命的危害。如静电放电时产生的电磁场效应(电磁干扰或电磁兼容性)会干扰精密仪器的正常工作,造成自动化设备的误动作;导致医药生产中会引尘引菌;在医疗过程中能引起集成电路损坏,造成电颤事故;在纺织制造中会引起纤维聚集等事故发生;对许多静电敏感环境会产生火花放电,导致火灾、爆炸等严重事故,所以静电的预防对于有易燃的或潜在的易爆材料为内部结构建造的建筑中是必不可少的。

防静电陶瓷砖是在生产过程中加入特殊材料,使产品具有永久防静电性能的一种具有特殊用途陶瓷砖。该产品克服了当前使用的如环氧和三聚氰氨、PVC防静电涂料、地板、防静电橡胶板等高分子材料易老化、不耐磨、易污染、耐久性和防火欠佳的问题。产品兼容了陶瓷砖的优点,具有美观耐用、防火、防滑、抗压、耐磨、耐腐蚀、防污、防水、防渗透、环保卫生、易于施工等优点,是一种永久性防静电产品、具有高档艺术装饰效果的新型功能性防静电材料[1]。

2.发展现状

防静电陶瓷是一种高科技陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，耐磨耐腐蚀，在1200摄氏度高温下导电性不变，防渗透、无毒无味无辐射、生态环保、发尘量小，可满足高新科研场所的防静电要求。多年来防静电陶瓷一直是欧美发达国家研究的重点。据了解，目前英国，法国，德国，西班牙，日本以及台湾等一些国家和地区都在潜心的研究防静电瓷砖，只有英国在研发中制定了相应的防静电技术规范，却暂无产品问世。山东淄博统一陶瓷集团经过两年的潜心研究经历上千次反复试验，经过一次次失败，并在失败中总结经验，最后，一种经过多次研磨、高温煅烧后，能保持原有特性的防静电功能粉体初步研制成功。防静电功能粉体的研制成功为防静电瓷砖的研制工作奠定了坚实的基础。经过长期实验后，又在生产线上解决了烧制后釉面针孔、龟裂、气泡以及砖的平整度问题[2]，并进一步解决了”防静电复古生态砖”花色品种的多样性，统一公司的”防静电复古生态砖”问世了，它的问世在国内建材市场引发轰动效应，前后有几十家媒体对其进行了报道，统一陶瓷也成为全球唯一一家拥有该瓷砖核心专利技术的企业[3]。

3.防静电瓷砖的原理

防静电陶瓷材料一般是采用相复合技术，即外加导电性成分与陶瓷相结合，使导电颗粒在陶瓷中形成连续的导电通道，当材料的表面电阻为105～109Ω时，积聚的静电会被尽快地释放，从而达到防静电的效果[4]。Sb掺杂SnO2是一种具有良好导电性的氧化物半导体材料，它稳定性好，能耐硅酸盐玻璃的化学侵蚀，所以常被用来作为制备半导体釉，防静电陶瓷等。根据Nakarnura等提出的Sb掺杂SnO2在玻璃体中的导电模型，Sb掺杂SnO2加入到陶瓷的釉中，烧成后会在半导体周边形成富含半导体成分的熔体层，熔体层相互接触形成了良好的导电网络，从而使釉面电阻下降，达到防静电的要求[5]。

4.生产工艺

烧成的方式的选择主要根据产品大小、形状和性能要求，窑炉制造水平和综合经济效益等。一种制品往往可以采取多种窑型和多种烧成方式，并非一成不变。我国的日用瓷大部分采用一次烧成，但少数高档产品（如骨灰瓷，西餐具）使用二次烧成[6]。

一次烧成的特点[7]：

1.坯体的完全玻化明显。

2.釉与坯体同时成熟，坯釉结合好，坯与釉的中间层的形成常常能够增加产品的强度。

3.热损失少，节能好且更经济，大幅度降低了产品成本，并有利于环境保护。

二次烧成品的特点[8]：

1.通过素烧，有机物被氧化，结晶水被逸出，碳酸盐和硫酸盐在施釉前分解完成，有利于消除釉面桔釉、针孔、气泡、熔洞等缺陷。

2.增加了坯体气孔，吸水率强，使低浓度挂釉成为可能，施釉速度快且吸釉均匀，釉面平滑光润，并且釉可一次烧成。

3.提高坯体强度，不但可以提高施釉和装匣、装车速度，而且在坯体的运转中可以大大提高机械化程度，节约人工。

4.坯体素烧后，可以发现半成品的很多质量缺陷，便于拣选剔除不合格产品，提高成品合格率。

一次烧成和二次烧成工艺的对比如下 [9]:

5.大规格超薄防静电瓷砖的工艺流程[10-12]

原料入库 初级鄂碎 二级破碎

软质料 配料#8212;#8212;#8212; 球磨#8212;#8212;#8212;过筛（40目）、除铁#8212;#8212;#8212;泥浆陈腐#8212;#8212;#8212;过筛（80目）、除铁#8212;#8212;#8212;喷雾干燥塔制粉#8212;#8212;#8212;粉料陈腐#8212;#8212;#8212;压制成型#8212;#8212;#8212;坯体干燥#8212;#8212;#8212;施釉#8212;#8212;#8212;印花#8212;#8212;#8212;干燥#8212;#8212;#8212;烧成#8212;#8212;#8212;分级包装

熔块制备：（硼砂、石英粉、石灰石、长石、氧化锌、锆英石）#8212;#8212;#8212;配料#8212;#8212;#8212;混合#8212;#8212;#8212;熔制#8212;#8212;#8212;淬冷#8212;#8212;#8212;自然干燥#8212;#8212;#8212;备用

釉料制备：（熔块、石英粉、石灰石、氧化锌、大同土、铅丹、Sb2O3、SnO2）#8212;#8212;#8212;配料#8212;#8212;#8212;球磨#8212;#8212;#8212;过筛除铁#8212;#8212;#8212;釉浆贮存

对于硬质料，采用颚式破碎机来破碎。 颚式破碎机在节能减排的方面是非常卓越的，由于颚式破碎机采用新的啮角设计理论，优化机体腔型，对薄弱环节进行加固处理。其腔型为深腔双曲面形式。在结构上采取负支撑、零悬挂、小偏心距高摆频与深腔型相匹配，获得了高处理能力、低磨耗、低能耗、大破碎比的忧异性能。颚式破碎机最适宜于破碎矿石、岩石、矿渣等物料，多型号选择根据客户生产要求合理匹配，主要用于冶金、矿山、化工、水泥、建筑、耐火材料及陶瓷等工业部门作中碎和细碎各种中硬矿石和岩石等。

球磨机选用节能球磨机。其结构特点是球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。

6.防静电瓷砖的施工

（1）现有防静电瓷砖导电地网的施工方法[13]

现有防静电瓷砖导电地网的常用施工示意如图1所示。(1)导电铜箔成网格形式或”十”字状铺设于基层地面，铜箔交叉处用锡焊焊接；铜箔与接地端子连接处用锡焊焊接或用螺栓压接牢固。(2)用导电胶将铜箔粘贴在基层地面上，铜箔粘贴应平整、牢固。可使用橡胶轧辊从铜箔条中心部位向两端碾展。(3)用乙酸乙酯溶液将铜箔上的浮胶清洗干净，然后再铺贴防静电瓷砖。

图1 现有防静电瓷砖导电地网的施工方法示意

上述施工工艺所采用的瓷砖一般是具有整体静电耗散特性的防静电产品，要求瓷砖的表面釉和瓷砖体有半导体的材料性能。为使防静电瓷砖上表面的静电电荷能够通过导电网耗散，就需要瓷砖与基底的水泥连接层也应具有同样的静电耗散性能。为此，在施工过程中往往是在水泥中添加了一定量的导电石墨粉。然而，这样处理的结果就是导致水泥与瓷砖的粘结强度降低，由此造成防静电瓷砖使用过程中经常出现瓷砖松动或脱落的情况，这实际上是破坏了静电耗散通路，直接影响了防静电瓷砖铺设系统的防静电性能。另一方面，防静电地板的传统地网一般是由铜带或铜丝铺设而成。由于金属铜的氧化腐蚀，防静电地板使用一段时间后，整个系统的电阻值增加，从而造成实际防静电效果与设计指标的差异。

（2）新型防静电瓷砖导电地网的铺设方法[14]

针对上述的新型面导电型防静电瓷砖，提出了一种新型的铺设方法(见图2)。

图2防静电瓷砖导电地网的铺设方法示意

(1)防静电瓷砖铺设时，用普通的混凝土刮涂地面，在刮涂的同时铺设该侧面施釉的防静电瓷砖，铺设时相邻的2块瓷砖间留出一定空隙。(2)铺设瓷砖时在该空隙中铺设镀锌铁丝作为导电网，导电网的铺设方式如图3所示，镀锌铁丝沿着瓷砖侧面釉层成网格状铺设，并利用瓷砖侧面挤压固定，在镀锌铁丝网节点处交叉打结固定，也可以再用锡焊焊接，使镀锌铁丝网之间充分接触。

图3 防静电瓷砖导电地网铺设俯视图

(3)用导电砂浆刮涂瓷砖之间的缝隙，以便使导电金属丝网和瓷砖的侧面充分接触。本方法在铺设瓷砖时，导电网是用导电金属丝沿着瓷砖侧面釉层成网格状铺设，而不是铺设于瓷砖下，导电金属丝利用瓷砖侧面粘结挤压固定，利用瓷砖侧面釉进行导电。瓷砖与基底的连接层是普通水泥混凝土，其中不用添加任何导电材料，在提高其粘结性能的基础上降低了成本。导电金属丝采用来源广泛、价格低廉的镀锌铁丝，相对于常用的铜箔或者铜带而言其成本降低、抗氧化性能增加、导电性能稳定，在满足防静电性能的条件下，减低了施工成本。且由于导电金属丝是铺设在瓷砖侧面，此种铺设方式操作较为简单，且能使施工过程及后续维护更加方便，总体性价比更高。

（3）施工工艺[15]

清扫整理基层地面一敷设导电地网、安装接地端子一定标高、弹线一水泥砂浆找平一选料一浸润一铺贴一勾缝一清洁一养护。

7.发展前景

7月20日，”防静电复古生态砖”技术被国家知识产权局批准授予专利权，并迅速为我国高新科研场所所应用，国家921重点工程-----神州七号载人航天飞船控制装配中心、中国航天科技总公司空间技术研究院、航空工业总公司第631研究所、第618研究所等对防静电干扰高的部门纷纷采用了防静电瓷砖代替传统。随着高新技术的不断发展，我国正不断的向着现代工业化前进，愈来愈多的行业包括国防行业需要用到防静电技术，同时节能减排也成了防静电瓷砖行业研究的新方向，防静电瓷砖正展现出蓬勃的生命力。

参考文献

1. 商蓓.GB26539-2011《防静电陶瓷砖》国家标准解读[J].陶瓷，2012（6）:31-32.

2. 郭涛.统一陶瓷：创新助推陶瓷产业升级[N].中国高新技术产业导报，2009-07-20(B04).

3. 徐研.一次烧成釉面砖坯釉适应性的探讨[J].陶瓷，2004（1）:29-30.

4. Nemeth. Method of preventing the build-up of static electricity in laminated cork floor-tiles and an anti-static cork floor-tile [P]. United States Patent 4,743,510, May 10, 1988.

5. 汪永清.釉中晶相对防静电陶瓷电性能的影响探讨[J].中国陶瓷，2005（2）:41-42.

6. 丘泰、潘志华、纪士东合编.无机非金属工学[M].南京：南京工业大学，2002.

7. 徐庆等.SrTiO3系多功能陶瓷一次烧成中的掺杂行为[J].电子元件与材料，1997：21-22.

8. 刘敏芳等.二次烧成高档瓷的研究[J].中国陶瓷工业，2003（6）:10-12.

9. 刘康时等.陶瓷工艺原理[M].广州：华南理工大学出版社，1989.

10. 江宏等.一次烧成大规模超薄瓷质砖的生产工艺及其市场应用[J].佛山陶瓷，2007（4）.17-18.

11. 吴晓东主编. 陶瓷厂工艺设计概论[M]. 武汉：武汉理工大学出版社，1992.

12. 李家驹主编. 陶瓷工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2001.

13. 孔祥翔等.两种整体式防静电地坪的铺设与测试[N].东南大学学报，2000（11）：30-35.

14. 易波等. 面导电型防静电瓷砖导电地网的铺设[J].中国期刊网，2009（12）：85-87.

15. 张启国.大面积防静电瓷砖施工工艺[J].大科技，2011（4）：231-232.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告