CN104987052A - 一种纳米金刚石增强的陶瓷碗及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米金刚石增强的陶瓷碗及其制备方法,其由以下重量份的原料制成:硅藻土24-38、天然海洋石36-52、蓝方石14-22、纳米金刚石16-28、锂云母24-38、氯化钙4-7、高铁酸钠5-9、聚乙烯吡咯烷酮10-15、蔗糖硬脂酸酯3-6、十二烷基硫酸钠2-3、羟乙基纤维素4-8、纳米抗菌粉6-12。本发明采用纳米金刚石作为增强体与硅藻土、天然海洋石、蓝方石、纳米锂云母等原料复合,经烧结制造的陶瓷碗具有很高的机械强度,与传统陶瓷碗相比较,破坏强度平均提高2-3倍,能够大大减少陶瓷碗的破裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米金刚石增强的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,传统陶瓷碗存在着机械强度低的缺点,使用过程中出现破裂现象,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,急需开发一种纳米金刚石增强的陶瓷碗,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,提供一种纳米金刚石增强的陶瓷碗及其制备方法,本发明制得的陶瓷碗具有很好的机械强度,能够大大减少陶瓷碗的破裂。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种纳米金刚石增强的陶瓷碗,由以下重量份的原料制成:硅藻土24-38、天然海洋石36-52、蓝方石14-22、纳米金刚石16-28、锂云母24-38、氯化钙4-7、高铁酸钠5-9、聚乙烯吡咯烷酮10-15、蔗糖硬脂酸酯3-6、十二烷基硫酸钠2-3、羟乙基纤维素4-8、纳米抗菌粉6-12;
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。
一种纳米金刚石增强的陶瓷碗的制备方法,包括以下步骤:
(1)取硅藻土、天然海洋石、蓝方石、锂云母混合均匀,粉碎,过80-120目筛后浸泡于8-10倍量的25%过氧化氢水溶液中,浸泡1.5-2h,再用胶体磨在1500-2000r/min的转速下研磨15-20min,将研磨后的浆液在低于-20℃的温度下静置0.5-1h,再置于常温下超声波处理25-35min,过滤,洗涤干净,烘干,待用;
(2)取纳米金刚石、氯化钙、高铁酸钠与步骤(1)制得的粉体混合均匀,加适量的水打浆制成浓度为50-55%的浆液,紫外光照射1.5-2.5h,再加入余下原料,水浴加热至65-75℃,在1000-1500r/min的转速下研磨20-30min,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24-28MPa;
(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90-110MPa,升温至1170-1260℃,保温1-2h,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2-3MPa的N2气氛下升温至1040-1120℃,保温1-2h,再在真空气氛下降温至650-720℃,保温0.5-1h,然后在2-3MPa的H2气氛下升温至1240-1280℃,保温2-3h,再在真空气氛下降温至620-680℃,保温0.5-1h,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:
本发明采用纳米金刚石作为增强体与硅藻土、天然海洋石、蓝方石、纳米锂云母等原料复合,经烧结制造的陶瓷碗具有很高的机械强度,与传统陶瓷碗相比较,破坏强度平均提高2-3倍,能够大大减少陶瓷碗的破裂。
具体实施方式
一种纳米金刚石增强的陶瓷碗,由以下重量(kg)的原料制成:硅藻土34、天然海洋石46、蓝方石18、纳米金刚石22、锂云母32、氯化钙5、高铁酸钠7、聚乙烯吡咯烷酮12、蔗糖硬脂酸酯4.5、十二烷基硫酸钠2.5、羟乙基纤维素6、纳米抗菌粉9;
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5、贝壳粉4.5、钛酸四丁酯11、无水乙醇54、蒸馏水2、冰醋酸10、硝酸银4.5、硝酸铜4;(2)将钛酸四丁酯与占醇总量60%的无水乙醇混合,磁力搅拌25min,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20min,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45min,再在室温下静置36h,将得到的凝胶在75℃下干燥12h,研磨成粉末;(5)将上述所制得的粉末放入马弗炉中,在480℃下热处理2h,随炉冷却至常温,粉碎,过筛即得所需的纳米抗菌粉。
一种纳米金刚石增强的陶瓷碗的制备方法,包括以下步骤:
(1)取硅藻土、天然海洋石、蓝方石、锂云母混合均匀,粉碎,过100目筛后浸泡于9倍量的25%过氧化氢水溶液中,浸泡2h,再用胶体磨在1800r/min的转速下研磨16min,将研磨后的浆液在低于-20℃的温度下静置40min,再置于常温下超声波处理30min,过滤,洗涤干净,烘干,待用;
(2)取纳米金刚石、氯化钙、高铁酸钠与步骤(1)制得的粉体混合均匀,加适量的水打浆制成浓度为52%的浆液,紫外光照射2h,再加入余下原料,水浴加热至70℃,在1200r/min的转速下研磨25min,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27MPa;
(3)将步骤(2)制得的生坯在55℃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95MPa,升温至1230℃,保温1.5h,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2MPa的N2气氛下升温至1080℃,保温1.5h,再在真空气氛下降温至690℃,保温0.5h,然后在3MPa的H2气氛下升温至1260℃,保温2h,再在真空气氛下降温至650℃,保温0.5h,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 | 2615 |
断裂模数 | MPa | 41 |
杀菌率 | % | 98.9 |
Claims (2)
1.一种纳米金刚石增强的陶瓷碗,其特征在于,由以下重量份的原料制成:硅藻土 24-38、天然海洋石 36-52、蓝方石 14-22、纳米金刚石 16-28、锂云母 24-38、氯化钙 4-7、高铁酸钠 5-9、聚乙烯吡咯烷酮10-15、蔗糖硬脂酸酯3-6、十二烷基硫酸钠2-3、羟乙基纤维素4-8、纳米抗菌粉6-12;
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所述的纳米金刚石增强的陶瓷碗的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)取硅藻土、天然海洋石、蓝方石、锂云母混合均匀,粉碎,过80-120目筛后浸泡于8-10倍量的25%过氧化氢水溶液中,浸泡1.5-2h,再用胶体磨在1500-2000r/min的转速下研磨15-20min,将研磨后的浆液在低于-20℃的温度下静置0.5-1h,再置于常温下超声波处理25-35min,过滤,洗涤干净,烘干,待用;
(2)取纳米金刚石、氯化钙 、高铁酸钠 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50-55%的浆液,紫外光照射1.5-2.5h,再加入余下原料,水浴加热至65-75℃,在1000-1500r/min的转速下研磨20-30min,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24-28MPa;
(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90-110MPa,升温至1170-1260℃,保温1-2h,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2-3MPa的N2气氛下升温至1040-1120℃,保温1-2h,再在真空气氛下降温至650-720℃,保温0.5-1h,然后在2-3MPa的H2气氛下升温至1240-1280℃,保温2-3h,再在真空气氛下降温至620-680℃,保温0.5-1h,随炉冷却常温,包装即得成品。
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