一种防污功能陶瓷的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种防污功能陶瓷的制备方法，属于陶瓷制备领域。该方法首先利用醇盐水解法自制铝溶胶，用其涂覆普通日用陶瓷，烧结后得预制陶瓷，再将预制陶瓷与富含氟元素的沙丁鱼骨混合后进行表面生物改性，最终制得防污功能陶瓷。本发明利用铝溶胶中的纳米羟基氧化铝粒子和陶瓷结合，经高温烧制有效堵塞陶瓷气孔并在表面形成致密的纳米氧化铝保护层，提高陶瓷抗污能力，再经低表面能的含氟物质生物改性，降低陶瓷的表面能，进一步减小陶瓷附着力，根本上避免污染物的粘附，具有极佳的防污性能，拓宽了陶瓷的应用领域。
【专利说明】
一种防污功能陶瓷的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种防污功能陶瓷的制备方法，属于陶瓷制备领域。
【背景技术】
[0002]由于陶瓷材料显微结构由晶相、玻璃相和气孔组成，使其最终产品存在5%至10%(体积)的气孔率，同时，陶瓷材料的表面一般为亲油性，当污染物接触到产品表面，由于表面毛细作用，一部分污染物深入开口气孔之中；另外，陶瓷表面微观的凹凸不平也导致其对污染物的粘附。研究发现:污染物基本上是由水中的可溶性有色无机物或有机物组成，通常呈酸性或碱性，如日常生活中的污水、茶水、尘土、墨水和有机油污等，使陶瓷表面受到污染且难以清除，影响清洁和美观。堆积的油污会成为细菌滋生的温床，如不加以清洗，居室中的陶瓷变成病毒细菌传染源，随着陶瓷在人们现代日常生活中的广泛使用，陶瓷的清洗问题也变得重要起来。
[0003]传统日用陶瓷产品及陶瓷面盆表面沾染油污后，需用洗洁精等清洗剂洗涤，这不仅造成了洗涤剂和水资源的浪费，而且使用洗涤剂还直接影响人体健康、污染水资源陶瓷卫生洁具使用过程中表面容易形成坚硬水垢，清洗水垢需要使用强力洗涤剂，严重污染水资源。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前常见的日用陶瓷材料由于其自身结构特点具有较大气孔率，在毛细作用下容易沾附污染物，使陶瓷表面受到污染且难以清除从而影响陶瓷应用的问题，提供了一种防污功能陶瓷的制备方法。该方法首先利用醇盐水解法自制铝溶胶，用其涂覆普通日用陶瓷，烧结后得预制陶瓷，再将预制陶瓷与富含氟元素的沙丁鱼骨混合后进行表面生物改性，最终制得防污功能陶瓷。本发明利用铝溶胶中的纳米羟基氧化铝粒子和陶瓷结合，经高温烧制有效堵塞陶瓷气孔并在表面形成致密的纳米氧化铝保护层，提高陶瓷抗污能力，再经低表面能的含氟物质生物改性，降低陶瓷的表面能，进一步减小陶瓷附着力，根本上避免污染物的粘附，具有极佳的防污性能，拓宽了陶瓷的应用领域。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取400?500g异丙醇铝溶于5?6L无水乙醇中，用超声振荡仪以200?300W功率超声振荡混合30?40min得前驱液，将前驱液移入80?90°C水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其40?60min内滴加完毕，保温水解2?3h，S卩得自制铝溶胶；
(2)取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗10?15min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤2?3次并烘干；
(3)将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10°C/min速率程序升温至800?900°C，保温煅烧2?3h后出炉，得到预处理陶瓷，备用；
(4)收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成0.5?1.0cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨I?2h后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末；
(5)按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入30?40 °C恒温箱中，保温生物改性7?9天；
(6)改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗15?20min，放入烘箱，在105?110°C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
[0006]本发明的具体应用方法:用本发明制得的防污功能陶瓷制成茶杯并与普通陶瓷茶杯作对照，同时取5?1g茶叶装入两个茶杯中，用沸水冲泡，静置过夜并倒掉茶水，对比发现本发明防污功能陶瓷制得的茶杯无任何茶渍出现，而普通陶瓷杯茶渍明显，相同条件下本发明防污陶瓷的抗污能力是普通陶瓷杯的15?20倍。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明制得的防污功能陶瓷所用原材料易得，成本低廉；
(2)本发明制得的防污功能陶瓷制备步骤简单，操作简单；
(3)本发明制得的防污功能陶瓷具有极佳的防雾性能，是普通陶瓷杯的15?20倍。
【具体实施方式】
[0008]称取400?500g异丙醇铝溶于5?6L无水乙醇中，用超声振荡仪以200?300W功率超声振荡混合30?40min得前驱液，将前驱液移入80?90 V水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其40?60min内滴加完毕，保温水解2?3h，即得自制铝溶胶;取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗10?15min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤2?3次并烘干;将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10 °C/min速率程序升温至800?900 °C，保温煅烧2?3h后出炉，得到预处理陶瓷，备用；收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成0.5?1.0cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨I?2h后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末;按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入30?400C恒温箱中，保温生物改性7?9天；改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗15?20min，放入烘箱，在105?1100C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
[0009]实例I
称取400g异丙醇招溶于5L无水乙醇中，用超声振荡仪以200W功率超声振荡混合30min得前驱液，将前驱液移入80°C水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其40min内滴加完毕，保温水解2h，即得自制铝溶胶;取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗1min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤2次并烘干;将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10°C/min速率程序升温至800°C，保温煅烧2h后出炉，得到预处理陶瓷，备用;收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成0.5cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨Ih后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末;按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入300C恒温箱中，保温生物改性7天;改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗15min，放入烘箱，在105°C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
[0010]本发明的具体应用方法:用本发明制得的防污功能陶瓷制成茶杯并与普通陶瓷茶杯作对照，同时取5g茶叶装入两个茶杯中，用沸水冲泡，静置过夜并倒掉茶水，对比发现本发明防污功能陶瓷制得的茶杯无任何茶渍出现，而普通陶瓷杯茶渍明显，相同条件下本发明防污陶瓷的抗污能力是普通陶瓷杯的15倍。
[0011]实例2
称取450g异丙醇招溶于5L无水乙醇中，用超声振荡仪以250W功率超声振荡混合35min得前驱液，将前驱液移入85°C水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其45min内滴加完毕，保温水解2h，即得自制铝溶胶;取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗13min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤2次并烘干;将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10°C/min速率程序升温至850°C，保温煅烧2h后出炉，得到预处理陶瓷，备用;收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成0.8cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨Ih后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末;按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入35°C恒温箱中，保温生物改性8天;改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗18min，放入烘箱，在108°C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
[0012]本发明的具体应用方法:用本发明制得的防污功能陶瓷制成茶杯并与普通陶瓷茶杯作对照，同时取Sg茶叶装入两个茶杯中，用沸水冲泡，静置过夜并倒掉茶水，对比发现本发明防污功能陶瓷制得的茶杯无任何茶渍出现，而普通陶瓷杯茶渍明显，相同条件下本发明防污陶瓷的抗污能力是普通陶瓷杯的18倍。
[0013]实例3
称取500g异丙醇招溶于6L无水乙醇中，用超声振荡仪以300W功率超声振荡混合40min得前驱液，将前驱液移入90°C水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其60min内滴加完毕，保温水解3h，即得自制铝溶胶;取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗15min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤3次并烘干;将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10°C/min速率程序升温至900°C，保温煅烧3h后出炉，得到预处理陶瓷，备用;收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成1.0cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨2h后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末;按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入400C恒温箱中，保温生物改性9天;改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗20min，放入烘箱，在110°C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
[0014]本发明的具体应用方法:用本发明制得的防污功能陶瓷制成茶杯并与普通陶瓷茶杯作对照，同时取1g茶叶装入两个茶杯中，用沸水冲泡，静置过夜并倒掉茶水，对比发现本发明防污功能陶瓷制得的茶杯无任何茶渍出现，而普通陶瓷杯茶渍明显，相同条件下本发明防污陶瓷的抗污能力是普通陶瓷杯的20倍。
【主权项】
1.一种防污功能陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)称取400?500g异丙醇铝溶于5?6L无水乙醇中，用超声振荡仪以200?300W功率超声振荡混合30?40min得前驱液，将前驱液移入80?90°C水浴锅中，再通过滴液漏斗向前驱液中逐滴滴入其体积1/2质量浓度为40%硝酸溶液，边搅拌边滴加，控制滴加速度使其40?60min内滴加完毕，保温水解2?3h，S卩得自制铝溶胶； (2)取普通日用陶瓷放入超声清洗仪中清洗10?15min并自然晾干，用羊毛刷蘸取上述自制铝溶胶沿同一方向均匀的涂覆在洗涤后的陶瓷表面，放入烘箱干燥，重复前述涂覆步骤2?3次并烘干； (3)将上述涂覆铝溶胶的陶瓷移入马弗炉，以10°C/min速率程序升温至800?900°C，保温煅烧2?3h后出炉，得到预处理陶瓷，备用； (4)收集废弃的沙丁鱼骨，先用气流粉碎机粉碎成0.5?1.0cm的小段，再将粉碎后的鱼骨小段放入球磨机中，按球料比为30:1加入氧化锆球磨珠，研磨I?2h后过200目标准筛，得到沙丁鱼骨粉末； (5)按质量比为3:1将备用的预处理陶瓷和沙丁鱼骨粉末混合后装入陶瓷罐中，再加入陶瓷和鱼骨粉末总体积2/3的蒸馏水，搅拌均匀得混合物，再按接种量为8%向混合物中接入苏云金芽孢杆菌，将陶瓷罐移入30?40 °C恒温箱中，保温生物改性7?9天； (6)改性结束后，取出陶瓷，依次用无水乙醇和去离子水冲洗15?20min，放入烘箱，在105?110°C下干燥过夜，取出后即得防污功能陶瓷。
【文档编号】C04B41/89GK106083216SQ201610477114
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】董晓, 林茂平
【申请人】董晓