CN106348597A - 一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法 - Google Patents

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CN106348597A CN201610749298.5A CN201610749298A CN106348597A CN 106348597 A CN106348597 A CN 106348597A CN 201610749298 A CN201610749298 A CN 201610749298A CN 106348597 A CN106348597 A CN 106348597A
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    • C04B41/5022Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with vitreous materials
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Abstract

本发明公开了一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:步骤A,制备低温熔块;步骤B,制备釉浆:将低温熔块、着色剂、钾长石、石英、方解石、滑石、磷酸钙、光致变色复合物及抗菌复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨,然后加入水得釉浆;步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,保温后自然冷却至室温,得到可光致变色低温仿古釉。和现有仿古釉相比,本发明制造的仿古釉配料科学,制备合理,呈色纯正,性能稳定;同时经过合理的搭配光致变色复合物和抗菌复合材料,使得仿古釉具有优异抗菌防污和光致变色特性,进一步拓宽了仿古釉的应用范围。

Description

一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法
技术领域
本发明涉及了陶瓷技术领域,特别是涉及了一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法。
背景技术
细菌,霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大危害,影响人们的健康甚至危及生命,带来了重大的经济损失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人们的关注,抗菌制品的需求将构成巨大的市场。
光致变色是指由于光源的不同引起的光致变色和由反射、折射及干涉等物理现象引起的颜色变化。光致变色材料分为有机光致变色材料与无机光致变色材料,其中对无机光致变色材料的研究较少,主要包括过渡金属氧化物、金属卤化物和稀土配合物三种。
随着经济的快速发展和人们对生活水平的提高,陶瓷制品已经成为人们家庭、办公室、商场等场所装饰用的陶瓷,但是现有有技术的陶瓷釉面,虽然光滑度高,颜色丰富,但是仿古陶瓷较少,特别是多功能仿古釉,基本没有涉及,因此技术有待提高,亟需研发功能型仿古釉,如抗菌、防静电、净化空气等功能,进一步扩宽其应用范围。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将10~18%石英、5~12%长石、15~25%硼砂、3~12%碳酸盐、20~35%硼酸、3~8%锂辉石、1~4%氟化盐、0~5%高岭土混合研磨均匀;再加入0~2%抗菌复合物及1~10%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将25~35%低温熔块、3~10%着色剂、30~40%钾长石、10~20%石英、3~6%方解石、3~6%的滑石、2~5%磷酸钙、0~3%抗菌复合物及1~5%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.2~0.5%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2~3%;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉。
其中,所述着色剂为氧化铁或粒径小于200目的超细矿渣。所述超细矿渣制备过程如下:将铁矿渣粗磨至能够通过60~80目筛后,在研钵中研磨均匀,再进行球磨,球磨机转速为1400~1600r/min,球磨时间为50~70min;然后过200~250目筛。
其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比3~5:1~2混合而得。所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙中的至少一种组成,优选地,所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得。所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得。
在本发明中,所述光致变色复合物制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:1~3混合,同时加入光致变色粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:5~10;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应12~36h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将1~10g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯,调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60~90min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀干燥,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800~1000℃热处理1~2h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即光致变色复合物。其中,所述光致变色粉为MoO3纳米粉和/或稀土氧化物,所述稀土氧化物为Nd2O3、Er2O3、Pr2O3、CeO2、Sm2O3、La2O3、Y2O3、Yb2O3、Ho2O3中至少一种。
在本发明中,所述抗菌复合物可通过以下方法制得:
(1)称取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以500~600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1~3g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应3~5h;快速加入100~150ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照30~60min,激光辐照功率为0.5~2W;备用;
(2)超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2~3:1),超声搅拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中;逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸铈水溶液,30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1~0.2:0.2~0.4;继续超声搅拌,调节混合溶液PH值至7.0;边超声搅拌,边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼,在30~40℃下还原反应0.5~1h;之后,再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼,在85℃下还原反应30~48h后;过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)将0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比3~5:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:1~3),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应30~60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h,冷却至室温后,浸没在氢氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min,去除表面局部二氧化硅,离心并干燥,获得抗菌粉;
(5)氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比2~4:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12~18;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应15~30h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(6)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01~1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后将所得复合物400~550℃下煅烧1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(7)将30~45%环氧树脂、35~50%酚醛树脂及8~20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
较佳地,在步骤(4)和(5)之间增加一步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:1~5;10~100W超声60~120min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。
在本发明中,所述抗菌复合物还可以通过以下方法制得:
(1)称取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以500~600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1~3g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应3~5h;快速加入100~150ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照30~60min,激光辐照功率为0.5~2W;备用;
(2)超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2~3:1),超声搅拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.05~0.5g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;60~90min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比2~4:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12~18;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应15~30h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(5)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01~1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后将所得复合物400~550℃下煅烧1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(6)将30~45%环氧树脂、35~50%酚醛树脂及8~20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
较佳地,在步骤(3)和(4)之间增加一步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:1~5;10~100W超声60~120min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉。
本发明具有如下有益效果:本方法在碳纳米网上负载并固定抗菌剂,不仅防止其团聚,显著提高金属纳米粒子等抗菌剂的稳定性,使其能更好分散在仿古釉内,且具有更长效的抗菌活性以及银离子不会溢出氧化变色;同时复合了多种抗菌剂的抗菌性能,相比于单一的银纳米抗菌剂有着更好的抗菌效果,抗菌持久;光致变色复合物具有光致变色的效果,使产品更加丰富多彩,利用其生产的陶瓷砖是采用传统着色剂生产的陶瓷砖无法比拟的,可随着照射光线强弱的不同而变化的各种颜色,异彩纷呈,瑰丽多姿,从而使陶瓷产品显得美妙神奇、清新高雅,点缀都市夜生活,给建筑物及室内装饰增添情调及艺术效果。和现有仿古釉相比,本发明制造的仿古釉配料科学,制备合理,呈色纯正,性能稳定;同时经过合理的搭配光致变色复合物和抗菌复合材料,使得仿古釉具有优异抗菌防污和光致变色特性,进一步拓宽了仿古釉的应用范围。
具体实施方式
下面通过具体的优选实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将10%石英、10%长石、14%硼砂、12%碳酸盐、35%硼酸、3%锂辉石、4%氟化盐、1.5%高岭土混合研磨均匀;再加入0.5%抗菌复合物及10%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将32%低温熔块、8%着色剂、32%钾长石、10%石英、4%方解石、5%的滑石、5%磷酸钙、3%抗菌复合物及1%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2%;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉。
其中,所述光致变色复合物制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.3mol/L的质子酸溶液和浓度为0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入光致变色粉(Nd2O3、Er2O3和Pr2O3按重量比2:1:1混合),磁力搅拌90min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:8;持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将8g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即得光致变色复合物。
其中,所述抗菌复合物按以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入浓度为0.05mol/L硝酸铈水溶液,30min后逐滴加入浓度为0.005mol/L硝酸锌水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1:0.4;继续超声搅拌,调节混合溶液PH值至7.0;边超声搅拌,边加入6mL质量分数为50%的水合肼,在30℃下还原反应0.5h;之后,再加入45mL质量分数为50%的水合肼,在85℃下还原反应36h后;过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)将0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应30min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行600℃热处理1h,冷却至室温后,浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超声10min,去除表面局部二氧化硅,离心并干燥,获得抗菌粉;
(5)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:18持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(6)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(7)将30%环氧树脂、50%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例2
一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将15%石英、8%长石、25%硼砂、8%碳酸盐、27%硼酸、5%锂辉石、3%氟化盐、3%高岭土混合研磨均匀;再加入1%抗菌复合物及5%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将25%低温熔块、5%着色剂、30%钾长石、20%石英、5%方解石、5%的滑石、5%磷酸钙、2%抗菌复合物及3%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2%;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉。
其中,所述光致变色复合物的制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.3mol/L的质子酸溶液和浓度为0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入光致变色粉(MoO3纳米粉),磁力搅拌90min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:8;持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将8g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即得光致变色复合物。
其中,所述抗菌复合物按以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.005mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.2mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入浓度为0.03mol/L硝酸铈水溶液,30min后逐滴加入浓度为0.03mol/L硝酸锌水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.2:0.3;继续超声搅拌,调节混合溶液PH值至7.0;边超声搅拌,边加入6mL质量分数为50%的水合肼,在30℃下还原反应0.5h;之后,再加入45mL质量分数为50%的水合肼,在85℃下还原反应36h后;过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)将0.3gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应45min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行600℃热处理1h,冷却至室温后,浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超声12min,去除表面局部二氧化硅,离心并干燥,获得抗菌粉;
(5)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:15持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(6)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.5wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(7)将45%环氧树脂、35%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例3
一种可光致变色低温仿古釉及其制备方法,该制备方法包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将18%石英、12%长石、21%硼砂、5%碳酸盐、27%硼酸、8%锂辉石、1%氟化盐、5%高岭土混合研磨均匀;再加入2%抗菌复合物及1%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将27%低温熔块、3%着色剂、37%钾长石、16%石英、6%方解石、3%的滑石、2%磷酸钙、1%抗菌复合物及5%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2%;所述着色剂为粒径小于200目的超细矿渣,其制备过程如下:将铁矿渣粗磨至能够通过60~80目筛后,在研钵中研磨均匀,再进行球磨,球磨机转速为1500r/min,球磨时间为60min;然后过200~250目筛,制得超细矿渣;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉。
其中,所述光致变色复合物的制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.3mol/L的质子酸溶液和浓度为0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入光致变色粉(Ho2O3),磁力搅拌90min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:8;持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将8g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即得光致变色复合物。
其中,抗菌复合物按以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.5mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入浓度为0.005mol/L硝酸铈水溶液,30min后逐滴加入浓度为0.05mol/L硝酸锌水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.2:0.4;继续超声搅拌,调节混合溶液PH值至7.0;边超声搅拌,边加入6mL质量分数为50%的水合肼,在30℃下还原反应0.5h;之后,再加入45mL质量分数为50%的水合肼,在85℃下还原反应36h后;过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)将0.1gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯(与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2),调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行600℃热处理1h,冷却至室温后,浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超声15min,去除表面局部二氧化硅,离心并干燥,获得抗菌粉;
(5)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(6)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(7)将40%环氧树脂、40%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例4
基于实施例2的制备方法,不同之处在于:步骤(4)和(5)之间增加如下步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:3;50W超声90min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。
三维海绵状石墨烯制备方法如下:将3g 石墨粉,1g NaNO3在冰水浴中与250ml98%浓硫酸混合均匀,缓慢加入6g KMnO4。然后升温至在35℃,搅拌40min 后,加入95ml 去离子水,升温至98℃反应20min;再加入270ml 水稀释,并用5ml 30% H2O2中和多余KMnO4,混合溶液的颜色为棕黄色,趁热过滤,用去离子水反复洗涤至中性,超声分散得到GO;取200ml 质量分数为5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直径25cm,高2cm的圆盘状反应皿中,加入抗坏血酸(VC)0.5g搅拌使其充分混合;然后密闭反应皿并置于80℃水热反应15h,反应皿中的氧化石墨烯自发收缩交联成三维海绵结构,冷冻干燥,得到柔性的三维海绵状石墨烯。
实施例5
基于实施例1的制备方法,不同之处在于:所述抗菌复合物通过以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.5g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;60min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:18持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(5)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(6)将30%环氧树脂、50%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例6
基于实施例2的制备方法,不同之处在于:所述抗菌复合物通过以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.005mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.2mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.2g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;80min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:15持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(5)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.5wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(6)将45%环氧树脂、35%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例7
基于实施例3的制备方法,不同之处在于:所述抗菌复合物通过以下方法制得:
(1)称取0.6gC60粉末,量取100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应4h;快速加入120ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子点(GQDs)悬浮液;100rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照40min,激光辐照功率为1W;备用;
(2)超声搅拌60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.5mol/L磷酸二氢铵溶液(磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1),超声搅拌20min;逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.05g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;90min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮气环境下,将浓度为0.2mol/L的质子酸溶液和浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌100min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12持续搅拌90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应20h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(5)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后将所得复合物500℃下煅烧1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(6)将40%环氧树脂、40%酚醛树脂及20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900℃,保温1.5h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
实施例8
基于实施例6的制备方法,不同之处在于:步骤(3)和(4)之间增加如下一步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:3;50W超声90min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉。
三维海绵状石墨烯制备方法如下:将3g 石墨粉,1g NaNO3在冰水浴中与250ml98%浓硫酸混合均匀,缓慢加入6g KMnO4。然后升温至在35℃,搅拌40min 后,加入95ml 去离子水,升温至98℃反应20min;再加入270ml 水稀释,并用5ml 30% H2O2中和多余KMnO4,混合溶液的颜色为棕黄色,趁热过滤,用去离子水反复洗涤至中性,超声分散得到GO;取200ml 质量分数为5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直径25cm,高2cm的圆盘状反应皿中,加入抗坏血酸(VC)0.5g搅拌使其充分混合;然后密闭反应皿并置于80℃水热反应15h,反应皿中的氧化石墨烯自发收缩交联成三维海绵结构,冷冻干燥,得到柔性的三维海绵状石墨烯。
对比例1
基于实施例1的制备方法,不同之处在于:所述抗菌复合物为载金属抗菌剂的二氧化钛;未添加光致变色复合物。
对比例2
基于实施例5的制备方法,不同之处在于:所述抗菌复合物为氧化锌和二氧化钛的混合物;所述光致变色复合物为MoO3纳米粉。
将实施例1~8及对比例1、2进行性能测试,测试结果如下表:
灭菌率:取 105个/ml 的大肠杆菌0.1ml,均匀涂布于烧成的40*40mm仿古釉上,在室内放置 2h,然后将菌液用无菌水洗脱至培养基中,37℃下培养24h,然后检测菌数,计算灭菌率。
热稳定性实验:将成品置于电炉中,自室温升到200℃,保温20min,迅速投入25℃水中,10min后取出擦干,釉层无温度冲击裂纹并测试其灭菌率。
磨损测试:选用莫氏硬度为3~4的磨料,在由仿古釉上摩擦1000次来模仿铺贴使用2年后的效果。
防污测试:选用铬绿为污染剂。
灭菌均匀性评价:在仿古釉上选取100个区域进行灭菌测试,对测得的数据进行均匀度分析,通过均匀度=100*(1-标准偏差/平均值)。当均匀度大于97%,则标记为▲;当均匀度大于90%且小于97%,则标记为☆;当均匀度低于90%,则标记为╳。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可光致变色低温仿古釉的制备方法,其包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将10~18%石英、5~12%长石、15~25%硼砂、3~12%碳酸盐、20~35%硼酸、3~8%锂辉石、1~4%氟化盐、0~5%高岭土混合研磨均匀;再加入0~2%抗菌复合物及1~10%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将25~35%低温熔块、3~10%着色剂、30~40%钾长石、10~20%石英、3~6%方解石、3~6%的滑石、2~5%磷酸钙、0~3%抗菌复合物及1~5%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.2~0.5%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2~3%;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉。
2.根据权利要求1所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,所述抗菌复合物的制备方法如下:
(1)称取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以500~600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1~3g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应3~5h;快速加入100~150ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天,得GQDs悬浮液;100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照30~60min,激光辐照功率为0.5~2W;备用;
(2)超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液,超声搅拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中;逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸铈水溶液,30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1~0.2:0.2~0.4;继续超声搅拌,调节混合溶液PH值至7.0;边超声搅拌,边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼,在30~40℃下还原反应0.5~1h;之后,再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼,在85℃下还原反应30~48h后;过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)将0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比3~5:1的水和氨水,搅拌均匀后加入,调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应30~60min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h,冷却至室温后,浸没在氢氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min,去除表面局部二氧化硅,离心并干燥,获得抗菌粉;
(5)氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比2~4:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12~18;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应15~30h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(6)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01~1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后将所得复合物400~550℃下煅烧1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(7)将30~45%环氧树脂、35~50%酚醛树脂及8~20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
3.根据权利要求2所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,步骤(4)和(5)之间增加一步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:1~5;10~100W超声60~120min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。
4.一种可光致变色低温仿古釉的制备方法,其包括以下步骤:
步骤A,制备光致变色低温熔块:将10~18%石英、5~12%长石、15~25%硼砂、3~12%碳酸盐、20~35%硼酸、3~8%锂辉石、1~4%氟化盐、0~5%高岭土混合研磨均匀;再加入0~2%抗菌复合物及1~10%光致变色复合物,研磨均匀制得混合料;将混合料布撒装入耐火匣钵中,进行1250~1320℃高温熔制,得到熔融态的浆料;将浆料水淬冷却,并破碎成颗粒状,制得光致变色低温熔块;其中,所述长石由钾长石和钠长石按重量比4:1混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得;
步骤B,制备釉浆:按质量百分比计,将25~35%低温熔块、3~10%着色剂、30~40%钾长石、10~20%石英、3~6%方解石、3~6%的滑石、2~5%磷酸钙、0~3%抗菌复合物及1~5%光致变色复合物混合得到混合粉末,向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素并混合均匀,细磨至300~350目,然后加入水得釉浆并调制釉浆比重为1.6~1.7g/cm3;其中,三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.2~0.5%,羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的2~3%;
步骤C,将釉浆均匀地施敷在坯体上,然后于还原气氛炉中,在700~800℃下保温后自然冷却至室温,得到光致变色低温仿古釉;
其中,所述抗菌复合物的制备方法如下:
(1)称取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml质量分数为98%的浓硫酸,将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合,烧杯放在冰水浴中,同时以500~600rpm的速度搅拌,得混合液;称取1~3g高锰酸钾粉末,缓慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,换成水浴,保持水浴温度30~40℃,反应3~5h;快速加入100~150ml纯水,过滤,然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天,得GQDs悬浮液;100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液,同时激光辐照30~60min,激光辐照功率为0.5~2W;备用;
(2)超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液,滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液;逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液,超声搅拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液,调节PH值至11,而后静置、离心,用去离子水和乙醇交替洗涤三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.05~0.5g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;60~90min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比2~4:2混合,同时加入步骤(4)制得的抗菌粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉与苯胺质量比为2:12~18;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应15~30h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/抗菌粉复合物;
(5)用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,向溶胶中加入占溶胶0.01~1.0wt%的纳米聚苯胺/抗菌粉复合物,混合均匀;静置陈化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后将所得复合物400~550℃下煅烧1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化钛/抗菌粉复合物;
(6)将30~45%环氧树脂、35~50%酚醛树脂及8~20%多孔二氧化钛/抗菌粉复合物充分混合,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,获得抗菌复合物。
5.根据权利要求4所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,步骤(3)和(4)之间增加一步骤:取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:1~5;10~100W超声60~120min,静置,去离子水洗涤数次,干燥得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉。
6.根据权利要求1或4所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,所述着色剂为氧化铁或粒径小于200目的超细矿渣;所述超细矿渣制备过程如下:将铁矿渣粗磨至能够通过60~80目筛后,在研钵中研磨均匀,再进行球磨,球磨机转速为1400~1600r/min,球磨时间为50~70min;然后过200~250目筛。
7.根据权利要求1或4所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,所述光致变色复合物制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:1~3混合,同时加入光致变色粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:5~10;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应12~36h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将1~10g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯,调节pH值为9~10,反应温度为20~25℃,反应60~90min;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀;将该沉淀干燥,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800~1000℃热处理1~2h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即光致变色复合物。
8.根据权利要求1或4所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法,其特征在于,所述长石由钾长石和钠长石按重量比3~5:1~2混合而得;所述碳酸盐由碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锂及碳酸钙按重量比3:1:3:2:1混合而得;所述氟化盐由氟化钠、氟化钙和氟化锂按重量比4:2:1混合而得。
9.一种可光致变色低温仿古釉,其特征在于,由权利要求1或4所述的可光致变色低温仿古釉的制备方法制得。
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