CN112876291B - 一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法，包括高温釉烧阶段，采用抽烟机或/和抽热风机使炉内形成100～300Pa的压力，进行釉烧；釉烧后，自然降温至室温，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液，干燥后进行烧结，温度520～560℃，保温1小时，即得自洁抗菌陶瓷板。本发明采用炉内低压排气和雾化喷涂纳米氧化钛，可促进釉料中的气体最大程度地排出，减少釉面针孔，减少釉料中气孔含量和数量；从而在制品表面形成一层致密、结合强度高、具有较好光催化性的锐钛矿薄膜层，使制品具有较高抗菌效果。

Description

一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
抗菌陶瓷最早起源是上世纪90年代日本的INAX公司研制的Kilamic陶瓷板，近几年来在国内陶瓷产业大规模兴起背景下，伴随产业的持续深入发展，伴随有自洁功能的抗菌陶瓷板也雨后春笋般涌现出来。自洁抗菌陶瓷板关键是釉料中无机抗菌剂的添加，目前国内研究和应用最多的是氧化钛。氧化钛使用有两种方式，一种是添加到釉料中制备分相液滴自清洁釉，另外一种是在陶瓷板表面形成薄膜，利用薄膜进行自洁和光催化。邓志华等研究结果表明当釉料中氧化钛添加量为5wt％时具有高的表面硬度和良好的亲水自清洁性。中国发明专利申请CN 101417892 A公开了一种采用高钛废渣为主要原料制备陶瓷外墙砖纳米分相自洁釉技术，光催化效率高，釉面防污效果好，具备自洁功能。将氧化钛添加到釉料中的不足之处是：1、氧化钛高温热处理工艺中转变为光催化活性较差的金红石型，分布于表面的氧化钛含量和数量少，容易团聚，而且表面容易形成大量针孔；2、常温釉料体系随着温度升高、水分散失后会形成多孔体系，内部大量气孔的存在也是釉料表面不平整和后期气孔及针眼较多的主要原因。中国发明专利申请CN 111792670 A公开了一种低气孔率陶瓷的制造工艺，其将锐钛矿型氧化钛光催化剂添加在蜡水中，通过打蜡的方式附着于瓷砖表面；但这类方法应用并不多。
发明内容
针对上述现有技术，为改善陶瓷的自洁效果和抗菌效果，本发明提供了一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法，包括高温釉烧阶段，其中，在釉烧阶段，采用抽烟机或/和抽热风机使炉内形成100～300Pa的压力，进行釉烧；釉烧后，自然降温至室温，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液，干燥后进行烧结，温度520～560℃，保温1小时，即得自洁抗菌陶瓷板。
进一步地，所述釉烧时，所采用的釉料为常规釉料，使用时，将釉料研磨制成料浆，涂敷于坯体上后进入辊道窑进行烧制。具体地，其原料组成可以为：钾长石30％、钠长石16％、方解石8％、烧滑石6％，碳酸钡5％、氧化铝5％、熔块17％、煅烧土8％和高岭石5％，按重量百分数计。
进一步地，所述釉烧时，烧成设定温度为1150℃，烧成周期72min。
所述纳米氧化钛混合溶液是通过以下方法制备得到的：取1L去离子水，加入10g聚丙烯酸钠作为分散剂，加入1.5g纳米氧化钛粉体(纳米氧化钛粉体颗粒尺寸5～7纳米)，纳米球磨5min(纳米球磨机混料后颗粒尺寸小于100nm)，待用。
进一步地，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液的具体方式为：采用超声雾化器在样品表面进行纳米功能层涂覆，雾化颗粒尺寸在1～5微米，雾化时间3s(3s时间依据是釉料表面相继铺设不足10微米厚度连续功能层)。
本发明的核心工艺是炉内低压排气和雾化喷涂纳米氧化钛，采用低压的作用是：促进釉料中的气体最大程度地排出，减少釉面针孔，减少釉料中气孔含量和数量；低温烧结的作用是：在制品表面形成一层致密、结合强度高、具有较好光催化性的锐钛矿薄膜层。降低釉面气孔率和减少釉面针孔工艺后，在釉表面形成一层结合效果和催化效果较好锐钛矿薄膜层，使产品同时具有自洁和抗菌功能。
本发明的自洁抗菌陶瓷板的制备方法，具有以下优点：
(1)釉烧阶段炉内低压最大程度上排除了釉料中微观尺寸气孔，减少了针孔、气泡和由气泡等引起的釉面粗糙、不平整等缺陷等现象，使制品达到自洁目的；
(2)纳米球磨工艺最大程度上降低团聚体颗粒尺寸，低温烧结最大程度上发挥锐钛矿氧化钛光催化效果，使制品具有较高抗菌效果。
本发明所引述的所有文献，它们的全部内容通过引用并入本文，并且如果这些文献所表达的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。
附图说明
图1：原工艺制备得到的陶瓷板的照片。
图2：本发明制备得到的陶瓷板的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例 自洁抗菌陶瓷板的制备
制备方法如下：包括高温釉烧阶段，其中，在釉烧阶段，采用抽热风机使炉内形成100～300Pa的压力，进行釉烧(烧成设定温度为1150℃，烧成周期72min)；釉烧后，自然降温至室温，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液，干燥后进行烧结，温度520～560℃，保温1小时，即得自洁抗菌陶瓷板。
釉烧时，所采用的釉料的组成为：钾长石30％、钠长石16％、方解石8％、烧滑石6％，碳酸钡5％、氧化铝5％、熔块17％、煅烧土8％和高岭石5％，按重量百分数计。
所述纳米氧化钛混合溶液是通过以下方法制备得到的：取1L去离子水，加入10g聚丙烯酸钠作为分散剂，加入1.5g纳米氧化钛粉体(纳米氧化钛粉体颗粒尺寸5～7纳米)，纳米球磨5min(纳米球磨机混料后颗粒尺寸小于100nm)，待用。
采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液的具体方式为：采用超声雾化器在样品表面进行纳米功能层涂覆，雾化颗粒尺寸在1～5微米，雾化时间3s。
本发明进行了9组实验，除釉烧压力、烧结温度(如表1所示)外，其它步骤、参数等均一致。制备得到自洁抗菌陶瓷板后，进行抗菌性能测试检测(采用日本JIS Z 2801:2006标准进行测试)，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002928968670000031
传统工艺(釉料中添加TiO2，然后高温釉烧)制备的陶瓷板的照片如图1所示(传统陶瓷釉层表面在放大镜下是凹凸不平的，表面容易藏污纳垢，细菌容易繁殖)，本发明制备的陶瓷板的照片如图2所示，通过对比可见，采用本发明的工艺后釉面明显比原有工艺制备的釉面更为平整，更为光洁。
给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种自洁抗菌陶瓷板的制备方法，包括高温釉烧阶段，其特征在于：在釉烧阶段，采用抽烟机或/和抽热风机使炉内形成100～300 Pa的压力，进行釉烧，烧成设定温度为1150℃，烧成周期72 min，促进釉料中的气体最大程度地排出，减少釉面针孔，减少釉料中气孔含量和数量；釉烧后，降温至室温，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液，干燥后进行烧结，烧结的温度为520～560℃，保温1小时，在釉表面形成一层锐钛矿薄膜层，即得自洁抗菌陶瓷板；
所述釉烧所采用的釉料的组成为：钾长石30%、钠长石16%、方解石8%、烧滑石6%，碳酸钡5%、氧化铝5%、熔块17%、煅烧土8%和高岭石5%，按重量百分数计；
所述纳米氧化钛混合溶液是通过以下方法制备得到的：取1 L水，加入10 g聚丙烯酸钠作为分散剂，加入1.5 g纳米氧化钛粉体，纳米球磨，待用。
2.根据权利要求1所述的自洁抗菌陶瓷板的制备方法，其特征在于，采用雾化法在釉料表面喷洒纳米氧化钛混合溶液的具体方式为：采用超声雾化器在样品表面进行纳米功能层涂覆，雾化颗粒尺寸在1～5微米，雾化时间3 s。
3.利用上述权利要求1或2所述的自洁抗菌陶瓷板的制备方法制备得到的自洁抗菌陶瓷板。
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