CN108083764B - 富硒陶瓷器具及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种富硒陶瓷器具，陶瓷器具本体由以下质量份的原料烧制而成：30‑50质量份富硒土、35‑45重量份透锂长石、5‑15重量份锂辉石、1‑15重量份石英、10‑15重量份高岭土、5‑8重量份微晶陶瓷粉、1‑3重量份埃洛石纳米管、0.5‑1重量份纳米碳化钨粉、0.5‑1重量份纳米氧化锝粉、0.3‑0.5重量份聚丙烯酰胺；在陶瓷器具本体的内壁上涂覆含硒涂层。本发明利用价格更便宜的透锂长石和富硒土为主要原料制作，并涂覆含硒涂层，这种富硒陶瓷器具不但抗热震性好、抗裂性好、耐磨性好、导热性好，而且可析出微量硒元素，为人体补硒。

Description

富硒陶瓷器具及其制备工艺
技术领域
本发明属于无机陶瓷材料技术领域，具体涉及一种可为食物补充硒元素的富硒陶瓷器具。
背景技术
陶瓷材质的烹调器皿因具有蓄热性好、环保、耐腐蚀等独特优点，在百姓人家、餐饮行业出现了各种各样陶瓷材质的烹调器皿，与传统的金属材质烹调器皿分庭抗争。
硒是目前国际公认的有特殊生理功能的人体必须微量元素，缺少则容易导致人体产生心血管病、肝病、癌症、大骨节病等疾病。而我国大约有2/3国土处于缺硒带上，正常摄入量大大低于生理需求值，因此需另外补充硒的摄入量，但同时硒又是有毒害元素，过量摄入则会造成中毒。因此如何在大面积范围内简便又适量补充硒的摄入量是一个值得研究和追求的问题，于是有人想到通过在餐具中配入一定量的硒，通过餐具与食物接触使用向食物中释放出一定量的硒离子，以此增加人体硒元素的摄入量，达到保健防病抗病。或者地，将硒元素加入到平时人们喝水的陶瓷杯中，在喝水的同时，能够对人体的硒元素进行补充。
中国专利CN 1416762A公开了一种富硒陶瓷餐饮炊具及制备方法，该制备方法是，所说陶瓷餐饮具内表面和/或泥料中均匀分布硒合金微粉,使载带硒能与餐饮具长期牢固结合成一体，解决了硒层与餐饮具牢固结合难题。传统的富硒陶瓷成本高，并且抗裂性、抗热震性差。
用透锂长石为主要原料来生产低膨胀、 高耐热的陶瓷产品是很好的方案，有研究成功制成了透锂长石含量43%、工艺性能良好的坯料，产品的热膨胀系数1.86×10-7，产品的抗热震性能700℃至 20℃水冷却不裂。此外，与锂辉石相比较，透锂长石在提高产品热稳定性和降低生产成本上具有明显优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可为食物补充硒元素的富硒陶瓷器具，利用价格更便宜的透锂长石和富硒土为主要原料制作含硒的陶瓷器具本体，然后在陶瓷器具本体的内壁上涂覆含硒涂层，生产出的富硒陶瓷器具不但抗热震性好、抗裂性好、耐磨性好、导热性好，而且可在使用过程析出微量硒元素，为人体补硒。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：一种富硒陶瓷器具，陶瓷器具本体由以下质量份的原料烧制而成：
富硒土 30-50质量份
透锂长石 35-45重量份；
锂辉石 5-15重量份；
石英 1-15重量份；
高岭土 10-15重量份；
微晶陶瓷粉 5-8重量份；
埃洛石纳米管 1-3重量份；
纳米碳化钨粉 0.5-1重量份；
纳米氧化锝粉 0.5-1重量份；
聚丙烯酰胺 0.3-0.5重量份。
更进一步的，在陶瓷器具本体的内壁上涂覆含硒涂层。
更进一步的，含硒涂层的原料配方为：3-8质量份的硒源、3-8质量份的超疏水纳米氧化锌、84-94质量份质的无机耐高温涂料。无机耐高温涂料采用现有技术的市售产品，无机耐高温涂料中不应含有对人体有害的重金属元素。硒源使得陶瓷器具内表面含有丰富的硒，可在使用时析出。
更进一步的，所述硒源为硒粉、二氧化硒、二硒化钨、二硒化铌、二硒化钴中的一种或多种。
更进一步的，富硒陶瓷器具是耐热炒锅、水杯、炖锅、茶壶或其他日用器具。
更特别的是，富硒土采用湖北恩施出产的富硒土，富硒土中的硒含量大于0.4mg/kg。
更特别的是，所述微晶陶瓷粉的熔融温度不低于耐热陶瓷炒锅的烧成温度，在耐热陶瓷炒锅烧成过程中，微晶陶瓷粉维持固相形态，所述微晶陶瓷粉为颗粒大小为500目以细。
微晶陶瓷粉的制备过程为：将MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃粉碎后与方镁石混合烧结，形成莫来石质微晶陶瓷，莫来石质微晶陶瓷经过粉碎、筛分后得到莫来石质微晶陶瓷粉，耐温高达 1250℃。当然也可以采用其他方法制备微晶陶瓷粉，只要膨胀率低，熔融温度高于耐热陶瓷炒锅烧成温度，并且不含对人体有害的重金属物质均可。
本发明的富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷坯体；
b.陶瓷坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷器具本体；
h.在陶瓷器具本体的涂覆含硒涂层，含硒涂层固化后得到富硒陶瓷器具。
本发明的优点：1.采用富硒土和透锂长石为主要原料，制备的陶瓷坯体中含有硒元素，可以析出，成本更低，产品抗热震性更好，埃洛石纳米管是天然矿物，开采方便，价格便宜，其散热导热性良好，加入陶瓷中可提高陶瓷导热性。微晶陶瓷粉强度高，膨胀率低，膨胀率接近于零，微晶陶瓷粉作为颗粒核分布于陶瓷烧成相中，提高了强度，降低了膨胀率，添加纳米碳化钨粉和纳米氧化锝粉作为烧成成核剂，均匀分布在坯体中，起到快速烧结成核的作用，并且因为成核数量大，可抑制晶粒长大，使得烧成的固相晶粒大小均匀，坯体各区域结构均匀，变形小，抗热震性好，抗裂性好，700℃-20℃极冷不裂。而且纳米碳化钨粉和纳米氧化锝粉还起到了提高炒锅导热性的作用。2. 陶瓷体坯釉烧时内表面不上釉，方便含硒涂层粘结，并且便于陶瓷坯体中的硒析出；使用了含硒涂层，使用时可析出丰富的硒元素，如富硒陶瓷器具制作成耐热炒锅，炒菜时可向菜中析出硒元素，制作成水杯、炖锅、茶壶可在泡水时析出硒元素，并且在含硒涂层中添加了超疏水纳米氧化锌，使得涂层具有超疏水性，防污性好，具有自清洁性，并且制作成耐热炒锅时，由于涂层疏水性好，不沾锅。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
陶瓷器具本体由以下质量百分比的原料烧制而成：
富硒土 30质量份
透锂长石 45重量份；
锂辉石 15重量份；
石英 6重量份；
高岭土 15重量份；
微晶陶瓷粉 5重量份；
埃洛石纳米管 3重量份；
纳米碳化钨粉 0.5重量份；
纳米氧化锝粉 0.5重量份；
聚丙烯酰胺 0.3重量份。
其中，透锂长石中Li20含量为4.9%，以质量百分数计；锂辉石中Li20含量为5.0%，以质量百分数计。
其中，所述微晶陶瓷粉的熔融温度不低于耐热陶瓷炒锅的烧成温度，在耐热陶瓷炒锅烧成过程中，微晶陶瓷粉维持固相形态，所述微晶陶瓷粉为颗粒大小为500目以细。
微晶陶瓷粉的制备过程为：将MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃粉碎后与方镁石混合烧结，形成莫来石质微晶陶瓷，莫来石质微晶陶瓷经过粉碎、筛分后得到莫来石质微晶陶瓷粉，耐温高达 1250℃。当然也可以采用其他方法制备微晶陶瓷粉，只要膨胀率低，熔融温度高于耐热陶瓷炒锅烧成温度，并且不含对人体有害的重金属物质均可。
富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷炒锅坯体；
b.陶瓷炒锅坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷炒锅坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷炒锅本体；
a.在陶瓷炒锅本体的涂覆含硒涂层，8质量份的硒粉、8质量份的超疏水纳米氧化锌、84质量份质的无机耐高温涂料；含硒涂层固化后得到富硒陶瓷炒锅。无机耐高温涂料采用现有技术的市售产品，无机耐高温涂料中不应含有对人体有害的重金属元素。硒源使得陶瓷器具内表面含有丰富的硒，可在使用时析出。富硒土采用湖北恩施出产的富硒土，富硒土中的硒含量大于0.4mg/kg。
实施例2
陶瓷器具本体由以下质量百分比的原料烧制而成：
富硒土 40质量份
透锂长石 45重量份；
锂辉石 13重量份；
石英 12重量份；
高岭土 12重量份；
微晶陶瓷粉 6重量份；
埃洛石纳米管 2重量份；
纳米碳化钨粉 1重量份；
纳米氧化锝粉 0.5重量份；
聚丙烯酰胺 0.5重量份。
富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷炒锅坯体；
b.陶瓷炒锅坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷炒锅坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷炒锅本体；
h.在陶瓷炒锅本体的涂覆含硒涂层，5质量份的二氧化硒、5质量份的超疏水纳米氧化锌、90质量份质的无机耐高温涂料；含硒涂层固化后得到富硒陶瓷炒锅。
实施例3
陶瓷器具本体由以下质量百分比的原料烧制而成：
富硒土 45质量份
透锂长石 35重量份；
锂辉石 7重量份；
石英 15重量份；
高岭土 10重量份；
微晶陶瓷粉 8重量份；
埃洛石纳米管 1重量份；
纳米碳化钨粉 0.5重量份；
纳米氧化锝粉 1重量份；
聚丙烯酰胺 0.4重量份。
富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷茶壶坯体；
b.陶瓷茶壶坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷茶壶坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷茶壶本体；
h.在陶瓷茶壶本体的涂覆含硒涂层，8质量份的二硒化铌、6质量份的超疏水纳米氧化锌、88质量份质的无机耐高温涂料；含硒涂层固化后得到富硒陶瓷茶壶。
实施例4
陶瓷器具本体由以下质量百分比的原料烧制而成：
富硒土 40质量份
透锂长石 35重量份；
锂辉石 15重量份；
石英 13重量份；
高岭土 13重量份；
微晶陶瓷粉 6重量份；
埃洛石纳米管 1重量份；
纳米碳化钨粉 0.5重量份；
纳米氧化锝粉 0.5重量份；
聚丙烯酰胺 0.5重量份。
富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷水杯坯体；
b.陶瓷水杯坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷水杯坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷水杯本体；
在陶瓷水杯本体的涂覆含硒涂层，3质量份的二硒化钴、5质量份的超疏水纳米氧化锌、89质量份质的无机耐高温涂料；含硒涂层固化后得到富硒陶瓷水杯。
实施例5
陶瓷器具本体由以下质量百分比的原料烧制而成：
富硒土 50质量份
透锂长石 35重量份；
锂辉石 10重量份；
石英 15重量份；
高岭土 15重量份；
微晶陶瓷粉 5重量份；
埃洛石纳米管 1重量份；
纳米碳化钨粉 0.5重量份；
纳米氧化锝粉 0.5重量份；
聚丙烯酰胺 0.5重量份。
富硒陶瓷器具制备工艺为：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土、滑石预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷碗坯体；
b.陶瓷炖锅坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷炖锅坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷炖锅本体；
h.在陶瓷炖锅本体的涂覆含硒涂层，3质量份的二硒化钴、3质量份的超疏水纳米氧化锌、94质量份质的无机耐高温涂料；含硒涂层固化后得到富硒陶瓷炖锅。
对实施例1-5所得的富硒陶瓷器具作性能测试，结果如下：
项目 膨胀系数(10<sup>-6</sup>/℃) 抗热震测试 导热系数(W/m·K) 耐磨性（g/cm<sup>2</sup>） 抗折强度(MPa)
实施例1 0.85 650～20℃不裂 135 1.60 65
实施例2 1.03 650～20℃不裂 121 1.36 60
实施例3 1.83 450～20℃不裂 112 1.10 55
实施例4 1.92 450～20℃不裂 118 1.20 53
实施例5 1.38 650～20℃不裂 128 1.32 58
由上可知，本发明的富硒陶瓷不但采用了价格更便宜的透锂长石和富硒土，经济效益好，而且膨胀系数低，强度高，导热性好，耐磨性好，抗热震性好。陶瓷胚体釉烧时内表面不上釉，方便含硒涂层粘结，并且便于陶瓷坯体中的硒析出；使用了含硒涂层，使用时可析出丰富的硒元素，如富硒陶瓷器具制作成耐热炒锅，炒菜时可向菜中析出硒元素，制作成水杯、炖锅、茶壶可在泡水时析出硒元素，并且在含硒涂层中添加了超疏水纳米氧化锌，使得涂层具有超疏水性，防污性好，具有自清洁性，并且制作成耐热炒锅时，由于涂层疏水性好，不沾锅。
通过上述实施例来详细说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，所属技术领域的技术人员应该明了，在本发明宗旨上对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种富硒陶瓷器具，其特征是：陶瓷器具本体由以下质量份的原料烧制而成：
富硒土30-50质量份
透锂长石35-45重量份；
锂辉石5-15重量份；
石英1-15重量份；
高岭土10-15重量份；
微晶陶瓷粉5-8重量份；
埃洛石纳米管1-3重量份；
纳米碳化钨粉0.5-1重量份；
纳米氧化锝粉0.5-1重量份；
聚丙烯酰胺0.3-0.5重量份。
2.根据权利要求1所述的富硒陶瓷器具，其特征是：在陶瓷器具本体的内壁上涂覆含硒涂层。
3.根据权利要求2所述的富硒陶瓷器具，其特征是：含硒涂层的原料配方为：3-8质量份的硒源、3-8质量份的超疏水纳米氧化锌、84-94质量份的无机耐高温涂料。
4.根据权利要求1所述的富硒陶瓷器具，其特征是：所述微晶陶瓷粉的熔融温度不低于耐热陶瓷炒锅的烧成温度，在耐热陶瓷炒锅烧成过程中，微晶陶瓷粉维持固相形态，所述微晶陶瓷粉为颗粒大小为500目以细。
5.根据权利要求1所述的富硒陶瓷器具，其特征是：富硒土采用湖北恩施出产的富硒土，富硒土中的硒含量大于0.4mg/kg。
6.根据权利要求3所述的富硒陶瓷器具，其特征是：所述硒源为硒粉、二氧化硒、二硒化钨、二硒化钽、二硒化铌、二硒化钴中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的富硒陶瓷器具，其特征是：富硒陶瓷器具是耐热炒锅、水杯、炖锅或茶壶。
8.一种权利要求2所述富硒陶瓷器具的制备工艺，其特征是：
a.透锂长石、锂辉石、石英、高岭土预先粉碎、筛分、除铁，富硒土筛分除铁；按配方比例称取原料，经过加水球磨、压滤、粗炼、陈腐、精炼、成型得到陶瓷坯体；
b.陶瓷坯体放入烘房中烘干；
c.修坯去除毛刺；
d.水洗去除粉尘后晾干；
e.素烧陶瓷坯体，素烧温度为800℃左右；
f.素烧后的粗坯外表面上釉；
g.釉烧得到陶瓷器具本体；
h.在陶瓷器具本体的内壁上涂覆含硒涂层，含硒涂层固化后得到富硒陶瓷器具。
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