CN102424598A - 包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体、制备方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体、制备方法及用途，包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体包括三维多孔陶瓷体骨架和包覆在骨架上的远红外负离子层：三维多孔陶瓷体骨架包括重量配比如下的各组分：骨架材料65～80份；水溶性有机粘合剂0.2～1.5份；无机粘合剂3～10份；水10～30份；远红外负离子层包括重量配比如下的各组分：远红外负离子矿物材料35～55份；水溶性有机粘合剂0.2～1.5份；无机粘合剂1～5份；功能填料0.5～25份；水10～46份。本发明在三维多孔陶瓷体骨架上包覆远红外负离子层得到包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，具有表面积大、强度高和与水协同性好的优点。

Description

包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体、制备方法及用途

技术领域

本发明涉及材料技术，尤其涉及一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体、制备方法及用途。

背景技术

远红外负离子产品在医疗保健、节能和水处理等领域具有广泛的应用，现有产品主要是粉体、陶瓷球、涂料和织物等。现有的远红外负离子产品结构简单、有效面积较小，其远红外辐射率及负离子释放量还有待提高。

公开号：CN1900013A的中国专利申请公开了一种产生远红外线及负离子的陶瓷球，这种陶瓷球的组成百分比为：沸石30％、麦饭石10％、云母4.5％、硒0.5％、高岭土45％、长石9.75％、抗菌剂0.25％，在450kg/cm²的条件下压制，并在1500℃的高温下烧制成。主要应用于日常生活中衣物的洗涤、冰箱的除臭及空气的净化等。

公开号：CN100395297C的中国专利申请公开了一种负离子乳液涂料及其制备方法，该涂料各组分间的重量比例是：去离子水2.2～2.4∶颜料2.8～3.5∶填料1.0～1.5∶基料2.4～2.6∶助剂0.7～0.9∶纳米托玛琳材料0.05～0.08，主要用于内墙涂料行业，起到净化空气和保健作用。

以上两种远红外负离子产品结构简单，涂料有效面积较小，而陶瓷球通孔率低、孔径小，远红外辐射率及负离子释放量还有待提高，不能满足远红外医疗设备(如水疗机)的使用需要。

发明内容

本发明提供一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，用以解决现有技术中的缺陷，实现表面积大、强度高和与水协同性好的优点。

一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，包括三维多孔陶瓷体骨架和包覆在骨架上的远红外负离子层，所述骨架上存在毫米级通孔和微米级小孔，

所述三维多孔陶瓷体骨架包括重量配比如下的各组分：

骨架材料                    65～80份；

水溶性有机粘合剂          0.2～1.5份；

无机粘合剂                   3～10份；

水                          10～30份；

所述远红外负离子层包括重量配比如下的各组分：

远红外负离子矿物材料        35～55份；

水溶性有机粘合剂          0.2～1.5份；

无机粘合剂                    1～5份；

功能填料                   0.5～25份；

水                          10～46份。

优选的，所述三维多孔陶瓷体骨架包括重量配比如下的各组分：

骨架材料                    65～75份；

水溶性有机粘合剂          0.4～0.8份；

无机粘合剂                   6～10份；

水                          15～25份；

优选的，所述远红外负离子层包括重量配比如下的各组分：

远红外负离子矿物材料        45～55份；

水溶性有机粘合剂          0.4～0.8份；

无机粘合剂                    3～5份；

功能填料                   0.5～25份；

水                          35～45份。

进一步地，所述骨架材料包括：碳化硅、氧化锆、二氧化锰、三氧化二铬、氧化铝、氧化铜、二氧化钛、氧化钴和氧化镍中的一种或几种。

进一步地，所述的远红外负离子矿物材料包括：奇冰石、电气石、蛋白石、古海底矿物和奇才石中的一种或几种。所述奇冰石为以含硼为主，还含少量铝、钠、铁、镁、锂等元素的硅酸盐；所述电气石Na(Mg，Fe，Mn，Li，Al)₃Al₆[Si₆O₁₈](BO₃)₃(OH，F)₄的三方晶系硅酸盐；所述蛋白石为含水非晶质或胶质的活性二氧化硅，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、Mn和有机物等的硅酸盐；所述古海底矿物为硅酸盐和铝、铁等氧化物为主要成分的无机系多孔物质；所述奇才石化学式：Na(Mg，Fe，Mn，Li，Al)₃Al₆[Si₆O₁₆]₉(BO₃)₃(OH，F)₄/(Si₁₂)(Mg₈)O₃₀(OH)₄(OH)₄8H₂O)。

进一步地，所述水溶性有机胶粘剂包括：聚乙烯醇、水溶性环氧树脂漆、水性聚氨酯漆和有机硅类中的一种或几种。

进一步地，所述无机粘合剂包括：碱金属硅酸盐、磷酸盐、二氧化硅溶胶和金属醇盐中的一种或几种。所述水溶性有机胶粘剂主要在室温下起粘合作用，在高温环境下(如＞300℃)易分解挥发；而所述无机粘合剂在室温和高温下都可以起到粘合作用。本发明中无机粘合剂的主要作用是在高温阶段，特别是有机胶粘剂挥发，且陶瓷或涂层材料未完全成型阶段，将各组分有效粘合在一起。

进一步地，所述功能填料根据产品应用领域的不同可以包括：抗菌填料和/或磁性填料。所述抗菌填料包括：银、铜、锌、银的氧化物、铜的氧化物和锌的氧化物中的一种或几种；所述磁性填料包括：FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁、铁氧体、FeSi、FeAl、AlNi(Co)和FeCrCo中的一种或几种。

进一步地，所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体外形可设计性强，可以是长方体状、圆柱状或片状：

本发明的另一个目的是还提供了所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的制备方法。

所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将三维多孔陶瓷体骨架组分按照配比混合成骨架浆料；

(2)、将所述骨架浆料均匀地涂覆在有机泡沫网状体上，经多次挤压挂浆操作，制成坯体并干燥；

(3)、将干燥后的坯体放入加热炉中，升温至1000～1500℃并保温1.5～4h，烧结成三维多孔陶瓷体骨架；

(4)、将所述红外负离子层组分按照配比混合成远红外负离子涂料；

(5)、将所述远红外负离子涂料涂覆在三维多孔陶瓷体骨架上；

(6)、将涂覆有远红外负离子涂料的三维多孔陶瓷体骨架放入加热炉中，升温至350～500℃并保温1.5～4h，烧结成包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体。

有机泡沫法形成孔径毫米级大通孔，煅烧掉的有机/无机粘合剂、其它低温分解材料在大孔骨架上发泡成形微米级小孔，这样就制备了具有孔径成梯度分布的三维多孔陶瓷体，极大的提高了表面积，有利于陶瓷体远红外、负离子等效应的最优化发挥。所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体可以是圆柱状、片状也可以是其它任何立方体结构。

进一步地，步骤(3)和(6)中所述升温为每分钟升温0.5～2℃。

进一步地，步骤(5)中的所述涂覆采用浸渍、喷涂或刷涂的方式完成。

本发明的另一个目的是提供了所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的用途，所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体可应用在医疗保健领域。应用领域包括：1、暴露于空气中时，起到对人体有益的红外辐射和永久释放健康负离子的功效。在热电作用下，其红外辐射率及释放的空气负离子浓度较红外负离子涂层有明显提高；2、浸泡在水中时，可以起到杀菌除臭的作用；3、当水流流过多孔陶瓷孔道时，可以提高水中的矿物微量元素含量，这一功效可以使其在饮用水方面发挥作用；4、湿热的水蒸气通过多孔陶瓷，在热、摩擦等作用下，可以大量释放对人体健康有利的远红外辐射及负离子。

本发明一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体及其制备方法，产品配方科学、合理，生产工艺简单、易行，与现有技术相比较主要具有以下几方面优点：

1、表面积大：由相互贯通的孔洞构成网络结构，拥有比陶瓷球、涂层等传统远红外负离子材料更高的比表面积，使单位体积材料的远红外辐射率、负离子释放量都得到有效地提高；本发明包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的气孔率高达40％以上，孔径分布10μm～5mm，通孔率高达80％以上，比表面积7～15m²/g；

2、强度高：骨架材料为碳化硅、氧化锆、氧化铝等高温烧结而成的材料，抗弯曲性能优异；并且功能填料与多孔骨架材料之间的粘结强度也比较高，不易发生脱落；

3、与水协同性好：本发明包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体经高温烧结，耐水性好，可在水中长期浸泡；在水的冲刷、摩擦作用下，持续发挥远红外负离子功效；添加的抗菌组分，可以杀灭水中的微生物；添加的磁性组分可以对从其孔洞流过的水起到磁化作用，使水的渗透力、溶解度、表面张力增强；添加的远红外负离子矿物材料，在水流冲击或水蒸气透过后，水中对人体有益的元素含量增加；

4、制备方法的优势：本发明采用两步法生产一种远红外负离子材料包覆骨架材料的包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其表面含有的远红外负离子功能组分更多，远红外、负离子效应更强；

5、本发明远红外负离子多孔陶瓷体可广泛用于医疗保健领域，特别适合于作为水疗机等保健设备的功能性关键部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

将氧化铝40kg、二氧化钛25kg、聚乙烯醇0.5kg、硅酸钠4kg、水18kg配成骨架浆料，搅拌均匀后，涂覆在有机泡沫网状体上，经多次挤压挂浆操作，制成坯体，在室温下干燥5h或100℃下干燥1h。将干燥后的坯体放入马弗炉中，以1℃/分钟的速度缓慢升温至1200℃，保温2h，烧结成三维多孔陶瓷体骨架。将奇冰石20kg、电气石15kg、聚乙烯醇1.0kg、硅酸钠5kg，AlNi(Co)5kg和水45kg混合均匀配成远红外负离子涂料，然后采用浸渍方式将远红外负离子涂料涂覆在制备的三维多孔陶瓷体上，放入马弗炉中，以0.5℃/分钟的速度缓慢升温至400℃并保温3h，烧结成包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体。经检测本实施例制备的远红外多孔陶瓷体的气孔率为40％、孔径分布10μm～5mm，通孔率80％，比表面积8.5m²/g。

将本实施例制备的包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体应用在水疗机保健设备上，可起到磁化水的作用，湿热的水蒸气通过多孔陶瓷，在热、摩擦等作用下，可以大量释放对人体健康有利的负离子。

实施例二

将碳化硅45kg、二氧化锰20kg、水性环氧树脂漆0.8kg、硅酸钠6kg、水20kg配成骨架浆料，搅拌均匀后，涂覆在有机泡沫网状体上，经多次挤压挂浆操作，制成坯体，在室温下干燥5h或100℃下干燥1h。将干燥后的坯体放入马弗炉中，以0.5℃/分钟的速度缓慢升温至1200℃，保温2h，烧结成三维多孔陶瓷体骨架。

将电气石25kg、蛋白石25kg、水性环氧树脂漆1.0kg、硅酸钠3kg、纳米银颗粒0.5kg和水40kg混合均匀配成远红外负离子涂料，然后采用浸渍方式将远红外负离子涂料涂覆在制备的三维多孔陶瓷体上，放入马弗炉中，以0.5℃/分钟的速度缓慢升温至400℃并保温3h，烧结成包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体。经检测本实施例制备的远红外多孔陶瓷体的气孔率为45％、孔径分布10μm～5mm，通孔率85％，比表面积7.5m²/g。

将本实施例制备的包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体应用在水疗机保健设备上，可起到杀菌除臭的作用；湿热的水蒸气通过多孔陶瓷，在热、摩擦等作用下，可以大量释放对人体健康有利的负离子。

实施例三

将氧化铝55kg、氧化锆15kg、聚乙烯醇0.6kg、硅酸钠10kg、水25kg配成骨架浆料，搅拌均匀后，涂覆在有机泡沫网状体上，经多次挤压挂浆操作，制成坯体，在室温下干燥5h或100℃下干燥1h。将干燥后的坯体放入马弗炉中，以1℃/分钟的速度缓慢升温至1200℃，保温2h，烧结成三维多孔陶瓷体骨架。

将古海底矿物35kg、奇冰石10kg、聚乙烯醇0.5kg、硅酸钠5kg，FeCrCo10kg、纳米氧化锌颗粒0.5kg和水40kg混合均匀配成远红外负离子涂料，然后采用浸渍方式将远红外负离子涂料涂覆在制备的三维多孔陶瓷体上，放入马弗炉中，以0.5℃/分钟的速度缓慢升温至400℃并保温3h，烧结成包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体。经检测本实施例制备的骨架的气孔率为50％、孔径分布10μm～5mm，通孔率85％，比表面积13m²/g。

将本实施例制备的包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体应用在水疗机保健设备上，可起到磁化水、杀菌除臭的作用；湿热的水蒸气通过多孔陶瓷，在热、摩擦等作用下，可以大量释放对人体健康有利的负离子。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，包括三维多孔陶瓷体骨架和包覆在骨架上的远红外负离子层，所述骨架上存在毫米级通孔和微米级小孔，

所述三维多孔陶瓷体骨架包括重量配比如下的各组分：

骨架材料                        65～80份；

水溶性有机粘合剂              0.2～1.5份；

无机粘合剂                       3～10份；

水                              10～30份；

所述远红外负离子层包括重量配比如下的各组分：

远红外负离子矿物材料            35～55份；

水溶性有机粘合剂              0.2～1.5份；

无机粘合剂                        1～5份；

其它功能填料                   0.5～25份；

水                              10～46份。

2.根据权利要求1所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，所述三维多孔陶瓷体骨架包括重量配比如下的各组分：

骨架材料                        65～75份；

水溶性有机粘合剂              0.4～0.8份；

无机粘合剂                       6～10份；

水                              15～25份；

所述远红外负离子层包括重量配比如下的各组分：

远红外负离子矿物材料            45～55份；

水溶性有机粘合剂              0.4～0.8份；

无机粘合剂                        3～5份；

功能填料                       0.5～25份；

水                                 35～45份。

3.根据权利要求1所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，所述骨架材料包括：碳化硅、氧化锆、二氧化锰、三氧化二铬、氧化铝、氧化铜、二氧化钛、氧化钴和氧化镍中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，所述的远红外负离子矿物材料包括：奇冰石、电气石、蛋白石、古海底矿物和奇才石中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，所述水溶性有机胶粘剂包括：聚乙烯醇、水溶性环氧树脂漆、水性聚氨酯漆和有机硅类中的一种或几种，所述无机粘合剂包括：碱金属硅酸盐、磷酸盐、二氧化硅溶胶和金属醇盐中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体，其特征在于，所述功能填料包括：抗菌填料和/或磁性填料，所述抗菌填料包括：银、铜、锌、银的氧化物、铜的氧化物和锌的氧化物中的一种或几种；所述磁性填料包括：FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁、铁氧体、FeNi(Mo)、FeSi、FeAl、AlNi(Co)和FeCrCo中的一种或几种。

7.权利要求1-6任意一项所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、将三维多孔陶瓷体骨架组分按照配比混合成骨架浆料；

(2)、将所述骨架浆料涂覆在有机泡沫网状体上，经多次挤压挂浆操作，制成坯体并干燥；

(3)、将干燥后的坯体放入加热炉中，升温至1000～1500℃并保温1.5～4h，烧结成三维多孔陶瓷体骨架；

(4)、将所述红外负离子层组分按照配比混合成远红外负离子涂料；

(5)、将所述远红外负离子涂料涂覆在三维多孔陶瓷体骨架上；

(6)、将涂覆有远红外负离子涂料的三维多孔陶瓷体骨架放入加热炉中，升温至350～500℃并保温1.5～4h，烧结成包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和(6)中的所述升温为每分钟升温0.5～2℃。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的所述涂覆采用浸渍、喷涂或刷涂的方式完成。

10.权利要求1-6任意一项所述包覆型三维多孔远红外负离子陶瓷体的用途，其特征在于，应用在医疗保健领域。