CN102643115B - 室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法 - Google Patents

室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备建筑陶瓷和卫生陶瓷的釉料，具体涉及一种室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法，按照以下制备方法得到：先在水中加入氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后加入粒径小于10纳米的纳米二氧化钛，搅拌分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料；将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到陶瓷砖釉料中，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。本发明的优点在于能够实现光催化抗菌和空气净化的作用，并且在光催化抗菌陶瓷的生产过程中烧结温度比普通陶瓷釉烧结温度低100℃左右，降低生产成本，节约能源，并且表面质量无明显变化，生产的光催化抗菌陶瓷的技术性能均符合GB/T4100--2006陶瓷砖的标准。

Description

室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种制备建筑陶瓷和卫生陶瓷的釉料，具体涉及一种室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法。
背景技术
目前抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性比较弱，耐热性、稳定性比较差，且自身分解的产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，因而逐渐被无机类的抗菌材料所替代。传统的无机类抗菌剂主要是由银、铜、锌、稀土等金属离子担载于沸石、磷酸锆、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成，但是该方法要在高温1300℃以上的环境中烧结，生产成本较高，浪费了能源。自从1972年Fujishima等发现受辐射的TiO2表面能发生水的持续氧化还原反应以来，半导体光催化材料已得到了广泛的研究，作为其代表材料，TiO2光催化特性已被许多研究者所证实。由于TiO2光催化抗菌材料作用效果持久，利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光作激发源就可具有抗菌效应，且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应且无二次污染，在环保方面具有广泛的应用前景。
然而，一般的纳米二氧化钛光催化釉料，即含有小于100纳米粒径TiO2的陶瓷釉经过高温烧结后，都需要较强的紫外光照射方可实现杀菌效果，即在一般的室内自然光条件不表现明显的抗菌效果，以至于光催化陶瓷的实际应用受到紫外光照条件的大大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉及其使用方法，采用粒径小于10纳米的纳米二氧化钛作为材料，从而使得釉料烧结机制发生变化，导致陶瓷表面釉料覆膜的烧结温度降低，在较低温度烧结达到致密化，得到具有抗菌、防污、净化、自洁、保健等功能的抗菌陶瓷。
本发明所述的一种室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，按照以下制备方法得到：
(1)先在1升水中加入10克～120克的氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后加入10克～120克的粒径小于10纳米的纳米二氧化钛，搅拌分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到90％以上，得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料；
(2)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷砖釉料20～40wt％的陶瓷砖釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷砖釉料中，并用混料缸搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其中，纳米二氧化钛单分散的水性浆料占全部陶瓷砖釉料的1～12wt％。
本发明利用氢氧化铝的两性特点，既能与酸反应又能与碱反应的特性，氢氧化铝的酸性在于它是路易斯酸可以加合OH-，也就是和表面富有OH-的纳米TiO2紧密加合，导致纳米二氧化钛充分分散开，相容在氢氧化铝的水溶液中，使粒径小、极难分散的纳米二氧化钛的分散问题得以解决。
随后将纳米二氧化钛单分散的水性浆料以一定比例添加到釉料中，制得分散均匀、储存稳定的室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。
其中，步骤(2)得到的室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉的生产工艺性能优选为比重1.50g/ml，流速11～16秒。生产工艺性能达到此标准时，才可以继续用于陶瓷砖的生产工艺当中。
本发明所述的室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉的使用方法，将室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，然后经1160℃～1200℃的高温烧结，烧成时间为42分钟至75分钟，得到光催化抗菌陶瓷成品。
本发明的优点在于：纳米二氧化钛可以在陶瓷釉中达到纳米粒度的分布，利用该陶瓷釉生产的光催化抗菌陶瓷成品既能实现室内条件下光催化抗菌，也能够实现在太阳光或灯光条件下光催化抗菌和空气净化的作用，并且在光催化抗菌陶瓷的生产过程中烧结温度比普通陶瓷釉烧结温度低100℃左右，降低生产成本，节约能源，符合国家低碳经济的规划，并且表面质量无明显变化，生产的光催化抗菌陶瓷的外观设计、表面质量、破坏强度、断裂模数、耐磨性、耐污染性、抗化学腐蚀性、铅和镉的溶出量等技术性能均符合GB/T4100--2006陶瓷砖的标准。
附图说明
图1为本发明选用的粒径小于10纳米的纳米二氧化钛的电子透射电镜照片；
图2为本发明纳米二氧化钛单分散状态的电子透射电镜照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
首先在1升水溶液中溶解110克的氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后边搅拌边加入粒径小于10纳米的纳米二氧化钛110克，充分搅拌分散均匀，再在恒温加热磁力搅拌器上边搅拌边加热蒸发至固液比为91％，得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料。
将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷砖釉料30wt％的陶瓷砖釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷砖釉料中，并用混料缸搅拌均匀，并观察其沉降稳定性和流动性，使其生产工艺性能为比重1.50g/ml，流速13秒，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其中，纳米二氧化钛单分散的水性浆料占全部陶瓷砖釉料的3wt％。
将室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，然后经1180℃的高温烧结，烧成时间为45分钟，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为99％以上。并检测光催化抗菌陶瓷成品的其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。
实施例2：
首先在1升水溶液中溶解60克的氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后边搅拌边加入粒径小于10纳米的纳米二氧化钛60克，充分搅拌分散均匀，再在恒温加热磁力搅拌器上边搅拌边加热蒸发至固液比为92％，得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料。
将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷砖釉料33wt％的陶瓷砖釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷砖釉料中，并用混料缸搅拌均匀，并观察其沉降稳定性和流动性，使其生产工艺性能为比重1.50g/ml，流速15秒，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其中，纳米二氧化钛单分散的水性浆料占全部陶瓷砖釉料的8wt％。
将室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，然后经1180℃的高温烧结，烧成时间为60分钟，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为99.1％以上。并检测光催化抗菌陶瓷成品的其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。
实施例3：
首先在1升水溶液中溶解20克的氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后边搅拌边加入粒径小于10纳米的纳米二氧化钛20克，充分搅拌分散均匀，再在恒温加热磁力搅拌器上边搅拌边加热蒸发至固液比为95％，得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料。
将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷砖釉料28wt％的陶瓷砖釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷砖釉料中，并用混料缸搅拌均匀，并观察其沉降稳定性和流动性，使其生产工艺性能为比重1.50g/ml，流速12秒，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其中，纳米二氧化钛单分散的水性浆料占全部陶瓷砖釉料的10wt％。
将室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，然后经1200℃的高温烧结，烧成时间为75分钟，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为99.2％以上。并检测光催化抗菌陶瓷成品的其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。
对比实施例1：
根据实施例1的工艺，不添加氢氧化铝和纳米二氧化钛将陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，经受1180℃烧成，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为21.0。其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。
对比实施例2：
根据实施例1的工艺，不添加氢氧化铝和纳米二氧化钛将陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，经受1180℃烧成，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为23.2。其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。
对比实施例3：
根据实施例1的工艺，不添加氢氧化铝和纳米二氧化钛将陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，经受1180℃烧成，得到光催化抗菌陶瓷成品。
按照卫生部最近出的《消毒技术规范》，在室内自然光条件检测光催化抗菌陶瓷成品的杀菌性能，其杀菌效果为24.2。其他性能均符合GB/T4100--2006的技术要求。

Claims (1)

1.一种室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其特征在于，按照以下制备方法得到：
首先在1升水溶液中溶解110克的氢氧化铝，搅拌至完全溶解，然后边搅拌边加入粒径小于10纳米的纳米二氧化钛110克，充分搅拌分散均匀，再在恒温加热磁力搅拌器上边搅拌边加热蒸发至固液比为91%，得到纳米二氧化钛单分散的水性浆料；
将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷砖釉料30wt%的陶瓷砖釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷砖釉料中，并用混料缸搅拌均匀，并观察其沉降稳定性和流动性，使其生产工艺性能为比重1.50g/ml，流速13秒，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉，其中，纳米二氧化钛单分散的水性浆料占全部陶瓷砖釉料的3wt%；
将室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉以水刀喷釉的方式附着到陶瓷表面，然后经1180℃的高温烧结，烧成时间为45分钟，得到光催化抗菌陶瓷成品。
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