CN108706882A - 远红外瓷砖 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种远红外瓷砖，所述远红外瓷砖包括依次层叠设置的坯体层、远红外底釉层、及远红外面釉层；所述远红外底釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；所述远红外面釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、氧化钠、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；所述远红外添加剂的组分包括高岭土、长石、石英、纳米电气石、碳化锆、二氧化锆。本发明的技术方案能够使得瓷砖具备远红外线发射功能。

Description

远红外瓷砖

技术领域

本发明涉及瓷砖技术领域，特别涉及一种远红外瓷砖。

背景技术

近年来，随着生态环境的不断恶化和人们生活水平的逐步提高，公共空间和家居空间中健康环境的营造，成为了人们密切关注的话题。

远红外线作为一种电磁波，是能够被人体所有效吸收的。深入到人体内的远红外线能够引起原子和分子的振动，并通过共鸣吸收，形成热反应而促使皮下深层组织温度上升、微细血管扩张；从而促进血液循环，将淤血等妨害新陈代谢的障碍清除干净，使组织得以复活，并促进酵素生长，进而使得原本滞留在人体内的老旧废物和有害物质，能够随着新陈代谢由汗腺排出体外。同时，存在于毛孔中的如化妆品等的残余物，也能够直接由毛孔随汗液一起排出体外，以有效减轻肾脏的负担。

目前，瓷砖在公共空间和家居空间中的使用越来越广泛，但是，绝大多数的瓷砖仅仅具备装饰功能。因此，如何将远红外线发射功能与瓷砖有机的结合起来，成为了瓷砖领域非常热门的研究课题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种远红外瓷砖，旨在使得瓷砖具备远红外线发射功能。

为实现上述目的，本发明提出的远红外瓷砖，包括依次层叠设置的坯体层、远红外底釉层、及远红外面釉层；

所述远红外底釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外面釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、氧化钠、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外添加剂的组分包括高岭土、长石、石英、纳米电气石、碳化锆、二氧化锆。

可选地，所述远红外面釉层的各组分的质量分数为：

可选地，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

可选地，所述远红外面釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂；

所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为5w％-8w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.3w％-2w％。

可选地，所述远红外底釉层的各组分的质量分数为：

可选地，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

可选地，所述远红外底釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂；

所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为3w％-7w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.1w％-1w％。

可选地，所述远红外添加剂的各组分的质量分数为：

可选地，所述纳米电气石为改性纳米电气石。

可选地，所述纳米电气石包括纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石中的至少一种。

本发明的技术方案，于釉料(底釉和面釉)的组分中加入了远红外添加剂，该远红外添加剂中的电气石具有远红外线发射功能，并且，其远红外线发射功能随着其粒径的减小而呈增强的趋势，本发明采用的是纳米电气石，可以理解的，其可使得釉料以及应用该釉料的瓷砖具备优异的远红外线发射功能，同时，由于纳米电气石自身还具有一系列优异的表面、界面性能，有利于其在釉料中的分散和均匀化，从而进一步提升釉料以及应用该釉料的瓷砖的远红外线发射功能的强度和稳定性。

并且，在该远红外添加剂中，二氧化锆也具有远红外线发射功能，同时，碳化锆不仅可高效吸收可见光，还具备远红外线反射特性。二者在与纳米电气石配合时，纳米电气石和二氧化锆所释放的远红外线，经由弥散的碳化锆反射后，可使得釉料以及应用该釉料的瓷砖具有更加宽阔的远红外线发射角度和更加稳定的远红外线发射功率。

并且，本发明的技术方案，还于远红外添加剂的组分中添加有高岭土、长石、及石英，高岭土可起到优化釉料悬浮性和耐磨性的作用，长石可起到助熔的作用，石英可起到提供釉料骨架结构的作用。

并且，加入了远红外添加剂的釉料(底釉和面釉)组分，会提升釉料中产生气泡的可能，从而影响最终的产品效果。

因此，进一步地，本发明的技术方案，于釉料的组分中加入了苯乙烯和三硅氧烷乙二醇。三硅氧烷乙二醇具有较高的表面活性，其能够自发地进入气泡表层，并且在泡沫之间快速地铺展，排斥泡沫表层稳定存在的表面活性剂，避免组织液膜的自修复作用。即，当釉料的组分中加入三硅氧烷乙二醇之后，三硅氧烷乙二醇的分子能够广泛地分布于液体的表面，由于三硅氧烷乙二醇的分子具有较强的疏水性，其与发泡液滴的接触角能够大于90°，从而迫使发泡液滴迅速排开，引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂，并且能抑制液面上弹性膜的产生，终止泡沫的产生。也即，当釉料的组分中加入三硅氧烷乙二醇之后，其分子可立即散布于泡沫表面，并快速地铺展开来，形成很薄的双膜层。并且，其分子可进一步扩散、渗透、层状入侵，从而取代原泡沫的薄壁，由于表面张力较低的三硅氧烷乙二醇分子在气-液界面间不断的扩散、渗透，使气泡的膜壁迅速变薄，同时气泡还会受到周围的气泡表面张力膜层强力的牵引作用，致使气泡周围应力失衡，从而导致其“破泡”。

并且，苯乙烯的加入，能够与三硅氧烷乙二醇发生共聚交联而固化形成三向交联的网状结构，从而对三硅氧烷乙二醇形成空间保护作用，使其具有高度的水解稳定性，稳定三硅氧烷乙二醇消泡作用的发挥。并且，由于苯乙烯对水解作用的惰性，其还可持续保障三硅氧烷乙二醇的高度水解稳定性。

综上，本发明的技术方案，不仅可使得瓷砖具备远红外线发射功能，而且还通过加入苯乙烯和三硅氧烷乙二醇，有效降低了釉料中气泡产生的可能性，避免了由气泡引起的釉面缺陷，避免了釉面缺陷对瓷砖远红外线发射的不良影响，从而提升了瓷砖的远红外线发射功能，提升了瓷砖品质。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提出一种远红外瓷砖，可使得瓷砖具备远红外线发射功能。

在本发明远红外瓷砖一实施例中，该远红外瓷砖包括依次层叠设置的坯体层、远红外底釉层、及远红外面釉层；

所述远红外底釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外面釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、氧化钠、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外添加剂的组分包括高岭土、长石、石英、纳米电气石、碳化锆、二氧化锆。

首先，本发明的技术方案，于釉料(底釉和面釉)的组分中加入了远红外添加剂，该远红外添加剂中的电气石具有远红外线发射功能，并且，其远红外线发射功能随着其粒径的减小而呈增强的趋势，本发明采用的是纳米电气石，可以理解的，其可使得釉料以及应用该釉料的瓷砖具备优异的远红外线发射功能，同时，由于纳米电气石自身还具有一系列优异的表面、界面性能，有利于其在釉料中的分散和均匀化，从而进一步提升釉料以及应用该釉料的瓷砖的远红外线发射功能的强度和稳定性。

并且，在该远红外添加剂中，二氧化锆也具有远红外线发射功能，同时，碳化锆不仅可高效吸收可见光，还具备远红外线反射特性。二者在与纳米电气石配合时，纳米电气石和二氧化锆所释放的远红外线，经由弥散的碳化锆反射后，可使得釉料以及应用该釉料的瓷砖具有更加宽阔的远红外线发射角度和更加稳定的远红外线发射功率。

并且，本发明的技术方案，还于远红外添加剂的组分中添加有高岭土、长石、及石英，高岭土可起到优化釉料悬浮性和耐磨性的作用，长石可起到助熔的作用，石英可起到提供釉料骨架结构的作用。

并且，加入了远红外添加剂的釉料(底釉和面釉)组分，会提升釉料中产生气泡的可能，从而影响最终的产品效果。

因此，进一步地，本发明的技术方案，于釉料的组分中加入了苯乙烯和三硅氧烷乙二醇。三硅氧烷乙二醇具有较高的表面活性，其能够自发地进入气泡表层，并且在泡沫之间快速地铺展，排斥泡沫表层稳定存在的表面活性剂，避免组织液膜的自修复作用。即，当釉料的组分中加入三硅氧烷乙二醇之后，三硅氧烷乙二醇的分子能够广泛地分布于液体的表面，由于三硅氧烷乙二醇的分子具有较强的疏水性，其与发泡液滴的接触角能够大于90°，从而迫使发泡液滴迅速排开，引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂，并且能抑制液面上弹性膜的产生，终止泡沫的产生。也即，当釉料的组分中加入三硅氧烷乙二醇之后，其分子可立即散布于泡沫表面，并快速地铺展开来，形成很薄的双膜层。并且，其分子可进一步扩散、渗透、层状入侵，从而取代原泡沫的薄壁，由于表面张力较低的三硅氧烷乙二醇分子在气-液界面间不断的扩散、渗透，使气泡的膜壁迅速变薄，同时气泡还会受到周围的气泡表面张力膜层强力的牵引作用，致使气泡周围应力失衡，从而导致其“破泡”。

并且，苯乙烯的加入，能够与三硅氧烷乙二醇发生共聚交联而固化形成三向交联的网状结构，从而对三硅氧烷乙二醇形成空间保护作用，使其具有高度的水解稳定性，稳定三硅氧烷乙二醇消泡作用的发挥。并且，由于苯乙烯对水解作用的惰性，其还可持续保障三硅氧烷乙二醇的高度水解稳定性。

综上，本发明的技术方案，不仅可使得瓷砖具备远红外线发射功能，而且还通过加入苯乙烯和三硅氧烷乙二醇，有效降低了釉料中气泡产生的可能性，避免了由气泡引起的釉面缺陷，避免了釉面缺陷对瓷砖远红外线发射的不良影响，从而提升了瓷砖的远红外线发射功能，提升了瓷砖品质。

具体地，所述远红外面釉层的各组分的质量分数为：

其中，所述远红外添加剂的各组分的质量分数为：

如此，通过对远红外面釉层的配方和用量的优化，即提高了氧化铝的配方含量，降低了氧化钙、氧化镁等具有熔融性能的配方含量，这样，可有效减少溶洞、针孔、釉泡等釉面缺陷，提高面釉及瓷砖的品质。

优选地，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

如此，不仅可使得苯乙烯与三硅氧烷乙二醇之间的协同作用保持在较高水平，减少了面釉中的气泡和缺陷，还可有效避免面釉表面张力的升高，避免面釉团聚，保障面釉的均匀性，从而有效保障面釉及瓷砖的远红外线发射功能。

进一步地，所述远红外面釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂。具体地，所述硅醇类非离子表面活性剂为三苯基硅酮。

由于面釉组分中远红外添加剂的加入，加剧了面釉表面张力受力不均的情况，致使面釉出现团聚的问题。因此，本发明的技术方案，还于面釉的组分中加入了脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂。由于脂肪醇磺酸盐具有较长的疏水基团-脂肪链羟基，并且，链长越长对表层面釉向外拉伸的力度越大，从而可使得表层面釉所受合力减小，使得面釉的表面张力得以降低。

与此同时，硅醇类非离子表面活性剂在面釉中不发生电离而以分子的形式存在，其稳定性高，不易受强电解质无机盐类和PH值的影响。此时，硅醇类非离子表面活性剂分子中的亲油基团与离子型表面活性剂的亲油基团大致相同，但是其亲水基团则主要是由具有一定数量的含氧基团(如羟基和聚氧乙烯链)构成：亲油基团附着于固体表面，亲水基团向外伸向液体中，从而使得面釉的表面张力下降，进而有效提高了面釉的流动性，提高了密度分布的均匀性。

并且，硅醇类非离子表面活性剂与脂肪醇磺酸盐还具有相互促进作用，不仅可有效提升二者在面釉中的分散性、均匀性，还可使得二者对面釉表面张力的降低效果得以增强。

此外，硅醇类非离子表面活性剂还具有低起泡性的特点，有效降低了面釉中气泡的产生，提升了产品的质量。

进一步地，为了有效提升脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂各自的作用以及其共同的配合，所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为5w％-8w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.3w％-2w％。

优选地，所述脂肪醇磺酸盐的亲水疏水平衡值为8-10，所述硅醇类非离子表面活性剂的亲水疏水平衡值为9-16。

此时，脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂的亲水疏水平衡值均在10左右，如此，可使得脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂既具有较好的亲水性，也具有较佳的亲油性，从而使得脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂能够进一步降低面釉的表面张力，使得面釉的流动性和均匀性的进一步得以提升，降低面釉气泡产生的可能、提升面釉与底釉的结合强度。

具体地，所述远红外底釉层的各组分的质量分数为：

其中，所述远红外添加剂的各组分的质量分数为：

如此，通过对远红外底釉层的配方和用量的优化，即提高了氧化铝的配方含量，降低了氧化钙、氧化镁等具有熔融性能的配方含量，这样，可有效减少溶洞、针孔、釉泡等釉面缺陷，提高底釉及瓷砖的品质。

优选地，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

如此，不仅可使得苯乙烯与三硅氧烷乙二醇之间的协同作用保持在较高水平，减少了底釉中的气泡和缺陷，还可有效避免底釉表面张力的升高，避免底釉团聚，保障底釉的均匀性，从而有效保障底釉及瓷砖的远红外线发射功能。

进一步地，所述远红外底釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂。具体地，所述硅醇类非离子表面活性剂为三苯基硅酮。

由于底釉组分中远红外添加剂的加入，加剧了底釉表面张力受力不均的情况，致使底釉出现团聚的问题。因此，本发明的技术方案，还于底釉的组分中加入了脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂。由于脂肪醇磺酸盐具有较长的疏水基团-脂肪链羟基，并且，链长越长对表层底釉向外拉伸的力度越大，从而可使得表层底釉所受合力减小，使得底釉的表面张力得以降低。

与此同时，硅醇类非离子表面活性剂在底釉中不发生电离而以分子的形式存在，其稳定性高，不易受强电解质无机盐类和PH值的影响。此时，硅醇类非离子表面活性剂分子中的亲油基团与离子型表面活性剂的亲油基团大致相同，但是其亲水基团则主要是由具有一定数量的含氧基团(如羟基和聚氧乙烯链)构成：亲油基团附着于固体表面，亲水基团向外伸向液体中，从而使得底釉的表面张力下降，进而有效提高了底釉的流动性，提高了密度分布的均匀性。

并且，硅醇类非离子表面活性剂与脂肪醇磺酸盐还具有相互促进作用，不仅可有效提升二者在底釉中的分散性、均匀性，还可使得二者对底釉表面张力的降低效果得以增强。

此外，硅醇类非离子表面活性剂还具有低起泡性的特点，有效降低了底釉中气泡的产生，提升了产品的质量。

进一步地，为了有效提升脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂各自的作用以及其共同的配合，所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为3w％-7w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.1w％-1w％。

优选地，所述脂肪醇磺酸盐的亲水疏水平衡值为8-10，所述硅醇类非离子表面活性剂的亲水疏水平衡值为9-16。

此时，脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂的亲水疏水平衡值均在10左右，如此，可使得脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂既具有较好的亲水性，也具有较佳的亲油性，从而使得脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂能够进一步降低底釉的表面张力，使得底釉的流动性和均匀性的进一步得以提升，降低底釉气泡产生的可能、提升底釉与坯体的结合强度。

进一步地，不论是在远红外面釉层的配方中，还是在远红外底釉层的配方中，所述纳米电气石均为改性纳米电气石。

具体地，改性过程如下：按照质量份数计，将0.3份-0.5份苯二甲酸加入300份-380份去离子水中，搅拌升温至70℃-80℃，再加入6份-10份纳米电气石，搅拌10min-15min，依次加入0.1-0.2份锰粉和0.05-0.22份钼粉，继续升温至85℃-90℃，恒温匀速搅拌45min-55min，继续升温至100-110℃，依次加入0.3份-0.5份纳米氧化钙、0.15份-0.3份纳米氧化锌、0.8份-1份纳米碳酸钡、0.1份-0.2份纳米硅酸钛，恒温匀速搅拌1h-2h，停止反应，抽滤，取滤渣，干燥，即得改性纳米电气石。

上述过程中，纳米电气石粒子与其表面吸附的去离子水发生解离形成羟基，苯二甲酸中的羧基与纳米电气石粒子表面的大量羟基发生酯化反应，并在纳米电气石粒子表面形成单分子膜，即对纳米电气石粒子进行表面改性，使得纳米电气石粒子表面由极性转换成了非极性，降低了极性。并且，纳米电气石粒子表面生成的单分子膜还能降低纳米电气石粒子表面之间的相互作用力，提高了改性纳米电气石的流动性。此外，苯二甲酸提供的羧基作为负离子具有静电斥力，还能够使体系中的分子分散性、均匀性进一步得以提升。

如此，有效提升了改性纳米电气石于釉料(底釉和面釉)中的分散性和均匀性，这样，不仅可有效增强釉料及瓷砖的远红外线发射功能，扩宽釉料及瓷砖的远红外线发射角度，提升釉料及瓷砖远红外线发射的稳定性；而且改性后的纳米电气石粒子表面的极性较低，分散性、均匀性极强，还可有效避免釉料中团聚现象的发生，减少溶洞、针孔、釉泡等釉面缺陷，从而有效提高釉料及瓷砖的品质。

此时，釉料中的纳米电气石采用改性纳米电气石，还可有效提高纳米电气石的负离子释放量，赋予应用该釉料的瓷砖良好的负离子功能。

具体地，所述纳米电气石包括纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石中的至少一种。即，在进行纳米电气石的选择时，既可独立选择纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石中的任一种，也可同时选择纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石中的任两种，还可纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石三者同时选择。

优选地，所述纳米电气石的组分包括：

纳米黑电气石50w％-75w％；

纳米锂电气石12w％-45w％；

纳米镁电气石3w％-25w％。

此时，纳米电气石中包含了多种晶系的纳米粒子，而当这样的纳米电气石分散于釉料中时，多种晶系的纳米粒子可形成无规则的排列形式，不仅有效减少了溶洞、针孔、釉泡等釉面缺陷，而且还有效增强了面釉与底釉、底釉与胚体之间的结合强度，从而有效提升了釉料及瓷砖的品质。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种远红外瓷砖，其特征在于，包括依次层叠设置的坯体层、远红外底釉层、及远红外面釉层；

所述远红外底釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外面釉层的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡、氧化钠、远红外添加剂、苯乙烯、及三硅氧烷乙二醇；

所述远红外添加剂的组分包括高岭土、长石、石英、纳米电气石、碳化锆、二氧化锆。

2.如权利要求1所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述远红外面釉层的各组分的质量分数为：

3.如权利要求2所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

4.如权利要求1所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述远红外面釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂；

所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为5w％-8w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.3w％-2w％。

5.如权利要求1所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述远红外底釉层的各组分的质量分数为：

6.如权利要求5所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述苯乙烯与所述三硅氧烷乙二醇的质量比为(1-2):5。

7.如权利要求1所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述远红外底釉层的组分还包括脂肪醇磺酸盐和硅醇类非离子表面活性剂；

所述脂肪醇磺酸盐的质量分数为3w％-7w％，所述硅醇类非离子表面活性剂的质量分数为0.1w％-1w％。

8.如权利要求1至7中任一项所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述远红外添加剂的各组分的质量分数为：

9.如权利要求1至7中任一项所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述纳米电气石为改性纳米电气石。

10.如权利要求1至7中任一项所述的远红外瓷砖，其特征在于，所述纳米电气石包括纳米黑电气石、纳米锂电气石、及纳米镁电气石中的至少一种。