CN107200606A - 一种防污外墙瓷砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防污外墙瓷砖的制备方法，具体是通过在瓷砖干坯表面涂覆金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶，喷涂在砖坯表面后可形成均匀膜层，然后再进行高温烧结，在烧结过程中金属有机骨架化合物中的金属会转变成金属或金属氧化物溶入砖坯结构中，而有机配体基体会炭化烧蚀，纳米硅会在坯体表面形成微尺度的球形微凸，在形貌上达到仿莲花表面结构的效果，而金属有机骨架化合物的溶入有效的提高了砖坯表层的致密度，表面裂纹极少，且形成的膜层与疏水乳液的相互作用强，提高了疏水涂料在砖体表面的粘附力，最终制得的瓷砖表面具有微凸的疏水表层，防污和自清洁能力较强，可广泛的作为建筑外墙瓷砖。

Description

一种防污外墙瓷砖的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷砖技术领域，尤其涉及一种防污外墙瓷砖的制备方法。
背景技术
陶瓷砖在日常生活中随处可见，是一种重要的建筑材料，是由粘土和其他无机非金属原料，经成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品，用于装饰与保护建筑物、构筑物的墙面和地面。由于陶瓷材料显微结构是由晶相、玻璃相和气孔组成，最终产品存在5%-10%的气孔率，此外，陶瓷基体材料表面一般为亲油性，当污染物接触到产品表面时，由于表面毛细作用，一部分污染物会浸入陶瓷开孔中，而且陶瓷表面微观结构不规则，导致其自清洁能力较差，应用于建筑外墙的瓷砖清洁都较为麻烦，增强了经济成本，影响美观。
莲花效应主要是指莲叶表面具有超疏水以及自洁的特性。由于莲叶具有疏水、不吸水的表面，落在叶面上的雨水会因表面张力的作用形成水珠，换言之，水与叶面的接触角会大于150度，只要叶面稍微倾斜，水珠就会滚离叶面。因此，即使经过一场倾盆大雨，莲叶的表面总是能保持干燥；此外，滚动的水珠会顺便把一些灰尘污泥的颗粒一起带走，达到自我洁净的效果，这就是莲花总是能一尘不染的原因。科学家同时在显微镜下发现莲叶的表面有一层茸毛和一些微小的蜡质颗粒，水在这些纳米级的微小颗粒上不会向莲叶表面其他方向蔓延，而是形成一个个球体，就是我们看到莲叶上滚动的雨水或者露珠，这些滚动的水珠会带走叶子表面的灰尘，达到自清洁效果。
现有技术制备仿生自清洁抗污瓷砖主要是通过制备超疏水表面的方法多难于适用于大面积制备，使用的低表面能物质价格昂贵，有机溶剂的使用也对环境有一定的污染，急需研发更为经济高效的技术。
发明内容
本发明为了弥补已有技术的缺陷，提供一种防污外墙瓷砖的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防污外墙瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）取原料以重量份计：将制砖原材料混合均匀后进行球磨、除铁、干燥、研细处理，制得的粉料粒径为50-200μm，然后将所得粉料干压成型，制成砖坯；
（2）将金属有机骨架化合物加入由无水乙醇、水与浓氨水配制而成的混合溶液中，超声振荡分散均匀后滴加正硅酸乙酯，滴加时间控制在30-50min，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续振荡反应4-5h，得金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶；
（3）将步骤（2）制备的金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶均匀涂覆到步骤（1）制备的砖坯的上表面，涂覆完毕后自然干燥1-2h，最后将坯体送入窑炉中烧结后出料，其中烧结温度为1250-1500℃，烧结时间为2-5h；
（4）待出料后的瓷砖冷却至室温后用去离子水清洗表面，清洗干净后干燥处理，然后反复浸涂疏水乳液，形成疏水膜层，厚度为0.01-0.5mm，处理结束后室温条件下干燥处理30-50min，最后再送入电炉中，在180-250℃处理30-50min，使其充分固化后出料，自然冷却至室温后即得所述的防污瓷砖。
所述步骤（2）中的金属有机骨架材料是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自主装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料，所述的金属离子为Zn、Cu、Al中一种或多种，所述的有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸或2-甲基咪唑。
所述步骤（2）中的无水乙醇、水与浓氨水配制的混合溶液中三者的体积比为100:（5-20）:（1-5）。
所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与混合溶液的重量比为1:10-20。
所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与正硅酸乙酯的摩尔比（0.1-0.5）：1。
所述步骤（4）中的疏水乳液为聚四氟乙烯乳液、含氟丙烯酸酯乳液、苯丙乳液中的一种，固含量为20-35%。
本发明通过仿莲花效应来提高瓷砖的抗污防污能力，具体是通过在瓷砖干坯表面涂覆金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶，这种溶胶具有极强的吸附能力，喷涂在砖坯表面后可形成均匀膜层，然后再进行高温烧结，在烧结过程中金属有机骨架化合物中的金属会转变成金属或金属氧化物溶入砖坯结构中，而有机配体基体会炭化烧蚀，纳米硅会在坯体表面形成微尺度的球形微凸，在形貌上达到仿莲花表面结构的效果，而金属有机骨架化合物的溶入有效的提高了砖坯表层的致密度，表面裂纹极少，且形成的膜层与疏水乳液的相互作用强，提高了疏水涂料在砖体表面的粘附力，最终制得的瓷砖表面具有微凸的疏水表层，防污和自清洁能力较强，可广泛的作为建筑外墙瓷砖。
具体实施方式
一种防污外墙瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）取原料以重量份计：将制砖原材料混合均匀后进行球磨、除铁、干燥、研细处理，制得的粉料粒径为50μm，然后将所得粉料干压成型，制成砖坯；
（2）将金属有机骨架化合物加入由无水乙醇、水与浓氨水配制而成的混合溶液中，超声振荡分散均匀后滴加正硅酸乙酯，滴加时间控制在30min，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续振荡反应4h，得金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶；
（3）将步骤（2）制备的金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶均匀涂覆到步骤（1）制备的砖坯的上表面，涂覆完毕后自然干燥1h，最后将坯体送入窑炉中烧结后出料，其中烧结温度为1250℃，烧结时间为5h；
（4）待出料后的瓷砖冷却至室温后用去离子水清洗表面，清洗干净后干燥处理，然后反复浸涂固含量为25%的聚四氟乙烯乳液，形成疏水膜层，厚度为0.01mm，处理结束后室温条件下干燥处理30min，最后再送入电炉中，在180℃处理30min，使其充分固化后出料，自然冷却至室温后即得所述的防污瓷砖。
所述步骤（2）中的金属有机骨架材料是由Zn离子与2-甲基咪唑通过配位自主装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料。
所述步骤（2）中的无水乙醇、水与浓氨水配制的混合溶液中三者的体积比为100:5:1。
所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与混合溶液的重量比为1:10。
所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与正硅酸乙酯的摩尔比0.1：1。

Claims (6)

1.一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取原料以重量份计：将制砖原材料混合均匀后进行球磨、除铁、干燥、研细处理，制得的粉料粒径为50-200μm，然后将所得粉料干压成型，制成砖坯；
（2）将金属有机骨架化合物加入由无水乙醇、水与浓氨水配制而成的混合溶液中，超声振荡分散均匀后滴加正硅酸乙酯，滴加时间控制在30-50min，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续振荡反应4-5h，得金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶；
（3）将步骤（2）制备的金属有机骨架化合物掺杂纳米二氧化硅碱性溶胶均匀涂覆到步骤（1）制备的砖坯的上表面，涂覆完毕后自然干燥1-2h，最后将坯体送入窑炉中烧结后出料，其中烧结温度为1250-1500℃，烧结时间为2-5h；
（4）待出料后的瓷砖冷却至室温后用去离子水清洗表面，清洗干净后干燥处理，然后反复浸涂疏水乳液，形成疏水膜层，厚度为0.01-0.5mm，处理结束后室温条件下干燥处理30-50min，最后再送入电炉中，在180-250℃处理30-50min，使其充分固化后出料，自然冷却至室温后即得所述的防污瓷砖。
2.如权利要求1所述的一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的金属有机骨架材料是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自主装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料，所述的金属离子为Zn、Cu、Al中一种或多种，所述的有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸或2-甲基咪唑。
3.如权利要求1所述的一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的无水乙醇、水与浓氨水配制的混合溶液中三者的体积比为100:（5-20）:（1-5）。
4.如权利要求1所述的一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与混合溶液的重量比为1:10-20。
5.如权利要求1所述的一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属有机骨架化合物与正硅酸乙酯的摩尔比（0.1-0.5）：1。
6.如权利要求1所述的一种防污外墙瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的疏水乳液为聚四氟乙烯乳液、含氟丙烯酸酯乳液、苯丙乳液中的一种，固含量为20-35%。
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