CN104926277A - 一种铁矾土陶瓷碗及其制备方法 - Google Patents

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舒小山
章建武
宫平
汤兴友
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Abstract

本发明公开了一种铁矾土陶瓷碗及其制备方法，其由以下重量份的原料制成：锆英石18-26、铁矾土20-30、海泥14-22、伊利石24-38、角闪石 15-25、鸡蛋壳5-10、红砖粉8-14、钼酸锌4-6、晶须硅5-10、橡椀栲胶8-14、藻酸丙二醇酯6-9、木质素磺酸钙3-6、焦磷酸钾2-4、纳米抗菌粉4-8。本发明采用铁矾土与海泥复合作为粘土原料，使制得的陶瓷碗具有耐高温、导热系数低、机械强度高等优点，添加的火砖粉，可提高陶瓷碗的热稳定性和抗老化性，添加的晶体硅，对陶瓷碗具有很好的增强、增韧作用，不仅可以提高陶瓷碗的强度和硬度，还可以改善陶瓷碗的化学稳定性和耐磨性。

Description

一种铁矾土陶瓷碗及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铁矾土陶瓷碗及其制备方法，属于陶瓷材料领域。
背景技术
碗作为生活的重要组成部分与人们的日常生活密切相关,是饮食活动中不可缺少的最为重要的用具,尤其是在中国使用极为广泛，是中国饮食器具中的必需品。我国自古就有用瓷土、石英砂等原料烧制精细的陶瓷碗，作为饮食器皿并因其实用性和审美性沿用至今。时至今日，由于科学技术的进步，已出现了许多可以代替瓷碗的材料，如不锈钢、塑料等，与这些材料制成的碗相比，传统陶瓷碗存在着强度低和耐高温性差的缺点，大大降低了陶瓷碗的使用寿命，另外目前市场上的陶瓷碗还存在抗菌抑菌性能差的缺点，容易滋生大量细菌，不利于饮食健康与安全。因此，急需开发一种全新的陶瓷碗，以提高陶瓷碗的性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种化学稳定性强、耐高温性好、强度高的铁矾土陶瓷碗及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铁矾土陶瓷碗，由以下重量份的原料制成：锆英石18-26、铁矾土20-30、海泥14-22、伊利石24-38、角闪石15-25、鸡蛋壳5-10、红砖粉8-14、钼酸锌4-6、晶须硅5-10、橡椀栲胶8-14、藻酸丙二醇酯6-9、木质素磺酸钙3-6、焦磷酸钾2-4、纳米抗菌粉4-8；
所述纳米抗菌粉的制备方法如下：(1)取以下重量份的原料：玉石粉4-8、贝壳粉3-6、钛酸四丁酯10-15、无水乙醇50-60、蒸馏水2-3、冰醋酸8-12、硝酸银4-6、硝酸铜3-5；(2)将钛酸四丁酯与占醇总量55-65％的无水乙醇混合,磁力搅拌20-30min,得混合液A；(3)将蒸馏水、冰醋酸以及剩余的无水乙醇混合,磁力搅拌15-25min，得混合液B；(4)在磁力搅拌下,将混合液B逐滴加入到混合液A中,滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅拌0.5-1h,再在室温下静置24-48h，将得到的凝胶在70-80℃下干燥10-15h，研磨成粉末；(5)将上述所制得的粉末放入马弗炉中,在450-550℃下热处理1-2h,随炉冷却至常温,粉碎，过筛即得所需的纳米抗菌粉。
一种铁矾土陶瓷碗的制备方法，包括以下步骤：
(1)取锆英石、铁矾土、海泥、伊利石、角闪石混合均匀，粉碎，过100-150目筛后浸泡于5-7倍量的20％过氧化氢水溶液中，浸泡1-2h，再用胶体磨在800-1200r/min的转速下研磨20-30min，将研磨后的浆液在低于-10℃的温度下静置1-2h，再置于常温下超声波处理30-40min，过滤，洗涤干净，烘干，待用；
(2)取鸡蛋壳、红砖粉、钼酸锌、晶须硅与步骤(1)制得的粉体混合均匀，加适量的水打浆制成浓度为55-60％的浆液，紫外光照射2-3h，再加入余下原料，水浴加热至70-75℃，在1000-1500r/min的转速下研磨15-20min，然后将研磨后的浆料放入模具中通过真空压力注浆成型，成型压力为22-26MPa；
(3)将步骤(2)制得的生坯在50-60℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于3％；
(4)将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加压80-100MPa,升温至1220-1280℃,保温1-3h,随炉冷却至常温；
(5)对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结处理：首先在1-2MPa的H2气氛下升温至920-990℃，保温1-2h，再在2-3MPa的N2气氛下降温至550-650℃，保温0.5-1h,最后在2-3MPa的Ar气氛下升温至1140-1220℃,保温2-3h，随炉冷却常温，包装即得成品。
上述纳米抗菌粉末是以玉石粉、贝壳粉为载体,以Ag+、Cu2+为掺杂粒子制备得到的改性纳米TiO2粉体，安全环保，无毒、无味、无刺激性，不仅具有优异的广谱抗菌性能，对包括细菌、真菌、支原体在内的多种病原体都有很好的抑制或杀灭作用，杀菌率达到98％以上，还具有良好的抗紫外线老化性和耐热性，在高温以及强紫外线下不分解、不挥发、不变色、不变质。
本发明的有益效果：
本发明采用铁矾土与海泥复合作为粘土原料，使制得的陶瓷碗具有耐高温、导热系数低、机械强度高等优点，添加的火砖粉，可提高陶瓷碗的热稳定性和抗老化性，添加的晶体硅，对陶瓷碗具有很好的增强、增韧作用，不仅可以提高陶瓷碗的强度和硬度，还可以改善陶瓷碗的化学稳定性和耐磨性。
具体实施方式
一种铁矾土陶瓷碗，由以下重量(kg)的原料制成：锆英石24、铁矾土27、海泥16、伊利石32、角闪石20、鸡蛋壳8、红砖粉12、钼酸锌5、晶须硅8、橡椀栲胶12、藻酸丙二醇酯7、木质素磺酸钙4.5、焦磷酸钾3、纳米抗菌粉6；
所述纳米抗菌粉的制备方法如下：(1)取以下重量(kg)的原料：玉石粉8、贝壳粉6、钛酸四丁酯15、无水乙醇60、蒸馏水3、冰醋酸12、硝酸银6、硝酸铜5；(2)将钛酸四丁酯与占醇总量65％的无水乙醇混合,磁力搅拌30min,得混合液A；(3)将蒸馏水、冰醋酸以及剩余的无水乙醇混合,磁力搅拌25min，得混合液B；(4)在磁力搅拌下,将混合液B逐滴加入到混合液A中,滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅拌1h,再在室温下静置48h，将得到的凝胶在80℃下干燥15h，研磨成粉末；(5)将上述所制得的粉末放入马弗炉中,在550℃下热处理1h,随炉冷却至常温,粉碎，过筛即得所需的纳米抗菌粉。
一种铁矾土陶瓷碗的制备方法，包括以下步骤：
(1)取锆英石、铁矾土、海泥、伊利石、角闪石混合均匀，粉碎，过100目筛后浸泡于5倍量的20％过氧化氢水溶液中，浸泡1h，再用胶体磨在800r/min的转速下研磨30min，将研磨后的浆液在低于-10℃的温度下静置1h，再置于常温下超声波处理40min，过滤，洗涤干净，烘干，待用；
(2)取鸡蛋壳、红砖粉、钼酸锌、晶须硅与步骤(1)制得的粉体混合均匀，加适量的水打浆制成浓度为55％的浆液，紫外光照射2h，再加入余下原料，水浴加热至70℃，在1000r/min的转速下研磨20min，然后将研磨后的浆料放入模具中通过真空压力注浆成型，成型压力为22MPa；
(3)将步骤(2)制得的生坯在50℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于3％；
(4)将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加压80MPa,升温至1220℃,保温3h,随炉冷却至常温；
(5)对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结处理：首先在1MPa的H2气氛下升温至920℃，保温1h，再在2MPa的N2气氛下降温至550℃，保温0.5h,最后在2MPa的Ar气氛下升温至1140℃,保温2h，随炉冷却常温，包装即得成品。
上述实施例所生产的陶瓷碗主要性能如下表所示：
项目 单位 检测结果
破坏强度 N 1714
断裂模数 MPa 37
导热系数 W/m·K 0.28
常温磨损量 cm3 3.6
杀菌率 ％ 98.6

Claims (2)

1.一种铁矾土陶瓷碗，其特征在于，由以下重量份的原料制成：锆英石 18-26、铁矾土 20-30、海泥 14-22、伊利石24-38、角闪石 15-25、鸡蛋壳 5-10、红砖粉8-14、钼酸锌4-6、晶须硅5-10、橡椀栲胶8-14、藻酸丙二醇酯 6-9、木质素磺酸钙3-6、焦磷酸钾2-4、纳米抗菌粉4-8；
所述纳米抗菌粉的制备方法如下：（1）取以下重量份的原料：玉石粉4-8、贝壳粉 3-6、钛酸四丁酯10-15、无水乙醇 50-60、蒸馏水2-3、冰醋酸 8-12、硝酸银 4-6、硝酸铜 3-5；（2）将钛酸四丁酯与占醇总量55-65%的无水乙醇混合,磁力搅拌20-30min,得混合液A；（3）将蒸馏水、冰醋酸以及剩余的无水乙醇混合,磁力搅拌15-25min，得混合液B；（4）在磁力搅拌下, 将混合液B逐滴加入到混合液A中, 滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅拌0.5-1h, 再在室温下静置24-48h，将得到的凝胶在70-80℃下干燥10-15h，研磨成粉末；（5）将上述所制得的粉末放入马弗炉中, 在450-550℃下热处理1-2h, 随炉冷却至常温, 粉碎，过筛即得所需的纳米抗菌粉。
2.一种如权利要求1所述的铁矾土陶瓷碗的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）取锆英石、铁矾土、海泥、伊利石、角闪石混合均匀，粉碎，过100-150目筛后浸泡于5-7倍量的20%过氧化氢水溶液中，浸泡1-2h，再用胶体磨在800-1200r/min的转速下研磨20-30min，将研磨后的浆液在低于-10℃的温度下静置1-2h，再置于常温下超声波处理30-40min，过滤，洗涤干净，烘干，待用；
（2）取鸡蛋壳、红砖粉、钼酸锌、晶须硅与步骤（1）制得的粉体混合均匀，加适量的水打浆制成浓度为55-60%的浆液，紫外光照射2-3h，再加入余下原料，水浴加热至70-75℃，在1000-1500r/min的转速下研磨15-20min，然后将研磨后的浆料放入模具中通过真空压力注浆成型，成型压力为22-26MPa；
（3）将步骤（2）制得的生坯在50-60℃的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于3%；
（4）将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加压80-100MPa,升温至1220-1280℃,保温1-3h,随炉冷却至常温；
（5）对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结处理：首先在1-2MPa的H2气氛下升温至920-990℃，保温1-2h，再在2-3MPa的N2气氛下降温至550-650℃，保温0.5-1h,最后在2-3MPa的Ar气氛下升温至1140-1220℃,保温2-3h，随炉冷却常温，包装即得成品。
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