CN110483069A - 无机陶瓷蓄能自发光材料及其制备方法和应用、自发光陶瓷颗粒以及自发光陶瓷砖 - Google Patents

无机陶瓷蓄能自发光材料及其制备方法和应用、自发光陶瓷颗粒以及自发光陶瓷砖 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无机陶瓷蓄能自发光材料及其制备方法和应用、自发光陶瓷颗粒以及自发光陶瓷砖，涉及材料技术领域，无机陶瓷蓄能自发光材料包括如下原料：低熔点玻璃粉末和发光材料，其中，所述低熔点玻璃粉末的熔点为400‑800℃。该无机陶瓷蓄能自发光材料采用熔点为400‑800℃的低熔点玻璃粉末作为原料，可以有效避免对发光材料的损坏，保证无机陶瓷蓄能自发光材料有较高的亮度，以满足客户对发光亮度的要求。

Description

无机陶瓷蓄能自发光材料及其制备方法和应用、自发光陶瓷 颗粒以及自发光陶瓷砖
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种无机陶瓷蓄能自发光材料及其制备方法和应用、自发光陶瓷颗粒以及自发光陶瓷砖。
背景技术
目前，市面上的自发光材料采用的是熔点为1000℃以上的玻璃作为原料，由于一般发光材料可以忍耐的最高温度不超过900℃，将上述玻璃与发光材料共同作为原料制备自发光材料时，由于玻璃的熔点高于发光材料的耐受温度，势必会破坏发光材料的发光性能，降低自发光材料的发光亮度，无法满足使用者对发光亮度的要求。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机陶瓷蓄能自发光材料，该无机陶瓷蓄能自发光材料采用熔点为400-800℃的低熔点玻璃粉末作为原料，可以有效避免对发光材料的损坏，保证自发光材料有较高的亮度，以满足客户对发光亮度的要求。
本发明提供的无机陶瓷蓄能自发光材料包括如下原料：低熔点玻璃粉末和发光材料，其中，所述低熔点玻璃粉末的熔点为400-800℃；
优选地，所述低熔点玻璃粉末的熔点为500-700℃。
进一步地，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为62.5-91wt％，所述发光材料的含量为9-37.5wt％；
优选地，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为71.42-83.34wt％，所述发光材料的含量为16.66-28.57wt％。
进一步地，所述低熔点玻璃粉末的透明度为90-98％；
优选地，所述低熔点玻璃粉末包括型号为GT40、GT50、ST580、ST630、Z108、G062、G049以及G107的低熔点玻璃粉末中的至少一种；
优选地，所述发光材料包括稀土铝酸盐长余辉发光材料、稀土硅酸盐长余辉发光材料、稀土硫化物长余辉发光材料、稀土硼酸盐发光材料以及稀土磷酸盐发光材料中的至少一种。
一种前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料的制备方法，包括：
在400-800℃条件下烘烤各原料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料；
优选地，在400-800℃条件下烘烤低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。
进一步地，所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物是通过以下方法制备得到的：
搅拌所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，所述搅拌的速度为500-800r/min，所述搅拌的时间为5-10min。
进一步地，将所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物装入模具中进行所述烘烤，装入模具中的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物的厚度为1-40mm；
优选地，将所述烘烤后的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物依次进行冷却和粉碎处理，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。
一种自发光陶瓷颗粒，是利用前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料制备得到的。
一种自发光陶瓷砖，包括依次层叠设置的坯体、白色反光层、发光层以及釉面层，其中，所述发光层包括前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料或者前面所述的制备方法制备得到的无机陶瓷蓄能自发光材料。
进一步地，所述坯体包括耐酸砖和/或耐火砖，优选包括耐火砖；
优选地，所述白色反光层主要由无机硅酸盐组成；
优选地，所述釉面层包括透明陶瓷；
优选地，所述透明陶瓷的透明度为90-98％；
优选地，所述发光层设置在白色反光层上的方法为涂覆后干燥；
优选地，所述干燥的温度为400～800℃。
一种前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料在装饰墙和/或路中的应用。
与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：
无机陶瓷蓄能自发光材料采用熔点为400-800℃的低熔点玻璃粉末作为原料，由于发光材料的耐受温度为900℃左右，在制备无机陶瓷蓄能自发光材料时，利用400-800℃的温度将低熔点玻璃粉末熔融时不会对发光材料造成损坏，可以有效保证发光材料的发光性能，进而保证自发光材料有较高的亮度，以满足客户对发光亮度的要求。
本发明中的无机陶瓷蓄能自发光材料中，由于低熔点玻璃粉末所需的融化温度相对较低，经过烘烤后低熔点玻璃粉末能够充分融化，达到一定的流动性，可以容纳较多的发光材料，因此，发光材料的含量较高，例如发光材料的质量占低熔点玻璃粉末的质量的比例可高达60％，可以进一步提高无机陶瓷蓄能自发光材料的发光亮度，更能满足当下客户对亮化的需求。
本发明的无机陶瓷蓄能自发光材料耐黄变性能、耐酸碱性能以及耐火性能较强，硬度较高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种无机陶瓷蓄能自发光材料，该无机陶瓷蓄能自发光材料包括如下原料：低熔点玻璃粉末和发光材料，其中，所述低熔点玻璃粉末的熔点为400-800℃(例如可以为400℃、500℃、600℃、700℃或者800℃等)。当低熔点玻璃粉末的熔点过低时，则玻璃粉末不能充分融化，不能完全把发光粉末完全包裹住，粘接在一起，影响产品的性能；当低熔点玻璃粉末的熔点过高时，则发玻璃板容易起泡，粉碎出来的颗粒不密实，如果温度超过发光粉的使用温度高使得发光材料的发光作用降低或者失效。
需要说明的是，本文中所使用的描述“低熔点玻璃粉末的熔点”指的是将低熔点玻璃粉末完全熔化时所需要的温度。
无机陶瓷蓄能自发光材料采用熔点为400-800℃的低熔点玻璃粉末作为原料，由于发光材料的耐受温度为900℃左右，在制备无机陶瓷蓄能自发光材料时，利用400-800℃的温度将低熔点玻璃粉末熔融时不会对发光材料造成损坏，可以有效保证发光材料的发光性能，进而保证自发光材料有较高的亮度，以满足客户对发光亮度的要求。
与市面上的普通玻璃粉末(熔点一般在1100-1200℃，例如型号为9230的玻璃粉末)相比，本发明采用的低熔点玻璃粉末熔点较低，将其熔融更能节约电或者煤气，减少资源浪费，降低生产成本。本发明中的无机陶瓷蓄能自发光材料中，由于低熔点玻璃粉末所需的融化温度相对较低，经过烘烤后低熔点玻璃粉末能够充分融化，达到一定的流动性，可以容纳较多的发光材料，因此，发光材料的含量较高，例如发光材料的质量占低熔点玻璃粉末的质量的比例可高达60％，可以进一步提高无机陶瓷蓄能自发光材料的发光亮度，更能满足当下客户对亮化的需求；而市面上的普通玻璃粉末所需的融化温度较高，若想将其完全融化需要的温度过高以至于会破坏发光材料的性能，综合考虑发光材料的性能以及玻璃粉末的融化状况的前提下，烘烤时不会将玻璃粉末完全融化，导致玻璃粉末可以容纳的发光玻璃的含量较低。
将本发明的低熔点玻璃粉末与树脂类材料(例如不饱和树脂191或者丙烯酸树脂AB-85)相比，低熔点玻璃粉末中的主要成分是二氧化硅(低熔点玻璃粉末除了包括二氧化硅之外，还可以包括PbO和TiO2等成分)，其更耐高温，耐火、耐黄变性能更佳，进而使得无机陶瓷蓄能自发光材料耐高温、耐火以及耐黄变性能较佳。
在本发明的一些优选实施方式中，所述低熔点玻璃粉末的熔点为500-700℃。由此，更易于节约能源和成本，更不会损坏发光材料，使得无机陶瓷蓄能自发光材料的发光亮度更高。
在本发明的一些实施方式中，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为62.5-91wt％(例如可以为62.5wt％、70wt％、80wt％或者91wt％等)，所述发光材料的含量为9-37.5wt％(例如可以为9wt％、20wt％、30wt％或者37.5wt％等)。由此，无机陶瓷蓄能自发光材料中发光材料的含量较高，使得无机陶瓷蓄能自发光材料的发光亮度较高。相对于上述含量范围，当低熔点玻璃粉末的含量低于62.5wt％或者发光材料的含量高于37.5wt％时，则低熔点玻璃粉末不能充分把发光粉包裹住，做出来的无机陶瓷蓄能自发光材料发渣，没有光泽度，当低熔点玻璃粉末的含量高于91wt％或者发光材料的含量低于9wt％时，则做出的发光亮度很低，已经起不到发光的效果了。
在本发明的一些优选实施方式中，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为71.42-83.34wt％，所述发光材料的含量为16.66-28.57wt％。在本发明的一些实施方式中，所述低熔点玻璃粉末的透明度为90-98％(例如可以为90％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或者98％等)。由此，发光材料发出的光可以顺利透过低熔点玻璃粉末，使得无机陶瓷蓄能自发光材料的发光亮度较高。
在本发明的一些实施方式中，所述低熔点玻璃粉末包括型号为GT40、GT50、ST580、ST630、Z108、G062、G049以及G107的低熔点玻璃粉末中的至少一种。由此，材料来源广泛，价格较低，透明度较高，硬度较高，耐火、耐黄变。
在本发明的一些实施方式中，所述发光材料包括稀土铝酸盐长余辉发光材料、稀土硅酸盐长余辉发光材料、稀土硫化物长余辉发光材料、稀土硼酸盐发光材料以及稀土磷酸盐发光材料中的至少一种。由此，发光材料发光性能较佳。
在本发明的一些具体实施方式中，无机陶瓷蓄能自发光材料的透明度为90-98％，硬度为6.2-6.5，pH值为7。而利用高温玻璃作为原料，获得的无机陶瓷蓄能自发光材料的透明度仅为60-72％。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料的制备方法，该制备方法包括：在400-800℃(例如可以为400℃、500℃、600℃、700℃或者800℃等)条件下烘烤各原料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料；优选地，在400-800℃条件下烘烤低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。由此，操作简单、方便，易于实现，能耗较低，减少资源浪费，生产成本较低。
在本发明的一些实施方式中，所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物是通过以下方法制备得到的：
搅拌所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，所述搅拌的速度为500-800r/min(例如可以为500r/min、600r/min、700r/min或者800r/min等)，所述搅拌的时间为5-10min(例如可以为5min、6min、7min、8min、9min或者10min等)。由此，操作简单、方便，易于实现，可以将低熔点玻璃粉末和发光材料混合的比较均匀，利于获得分布均匀的自动发光玻璃。
在本发明的一些实施方式中，将所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物装入模具中进行所述烘烤，装入模具中的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物的厚度为1-40mm(例如可以为1mm、5mm、10mm、15mm或者40mm等)。在本发明的一些具体实施方式中，上述模具可以为盘模具。
可以理解的是，若最终的产品为自发光陶瓷颗粒，需要根据自发光陶瓷颗粒的尺寸大小设计装入模具中的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物的厚度；例如，若最终产品为粒径为3-5mm的自发光陶瓷颗粒，低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物的厚度在4mm左右。
上述烘烤可以将低熔点玻璃粉末充分融化，继而将发光材料充分均匀地包裹在溶化后的低熔点玻璃粉末中，利于在模具中形成等厚的板材；由于低熔点玻璃粉末具有较强的粘结作用，可以紧紧包裹发光材料，起到优异的保护发光材料的作用，使得无机陶瓷蓄能自发光材料具有较长的使用寿命。
在本发明的一些实施方式中，将所述烘烤后的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物依次进行冷却和粉碎处理，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。
经过冷却后形成的等厚板材经过粉碎处理后可以获得无机陶瓷蓄能自发光材料颗粒，可以利用粉碎机进行上述粉碎。
在本发明的一些具体实施方式中，无机陶瓷蓄能自发光材料的制备方法包括如下步骤：
1、将低熔点玻璃粉末和发光材料按一定的比例加入到搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度为500-800r/min，搅拌时间为5-10分钟，得到混合物；
2、把混合物装盘，放进烤炉中烘烤融化玻璃粉末，其中，装入盘中的混合物的厚度在1mm-40mm，烤炉的加热温度为400-800℃；
低熔点玻璃粉末经过上述高温烘烤充分熔化之后充分均匀地包裹发光材料，进而使低熔点玻璃粉末和发光材料混合成一体结构，形成等厚度的板材；
3、把步骤2中的板材冷却之后根据客户需要经过粉碎机打成不同大小的颗粒状的无机陶瓷蓄能自发光材料。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种自发光玻璃颗粒，是利用前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料制备得到的。
在本发明的一些实施方式中，自发光玻璃粉末的细度可以为325目筛余小于0.1％或者更细，便于储藏和运输，同时更充分均匀包裹住发光材料。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种自发光陶瓷砖，所述自发光陶瓷砖包括依次层叠设置的坯体、白色反光层、发光层以及釉面层，其中，所述发光层包括前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料或者前面所述的制备方法制备得到的无机陶瓷蓄能自发光材料。
在本发明的一些实施方式中，所述坯体包括耐酸砖和/或耐火砖；在本发明的一些优选实施方式中，坯体为耐火砖，例如所述耐火砖可以为硅铝系耐火砖、碱性系列耐火砖、含碳耐火砖、含锆耐火砖或隔热耐火砖中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述白色反光层主要由无机硅酸盐组成；所述釉面层包括透明陶瓷。在本发明的一些实施方式中，透明陶瓷的透明度为90-98％，可以起到保护层的作用，同时使产品产生通透的质感，具有类似玉质和宝石的魅力。
在本发明的一些实施方式中，所述发光层设置在白色反光层上的方法为涂覆后干燥；所述干燥的温度为400～800℃。由此，形成发光层的效果较佳。
在本发明的一些具体实施方式中，发光层的形成方法包括：将前面所述的低熔点玻璃粉末和前面所述的发光玻璃的混合物涂覆在具备图案的白色反光层上，再在低熔点玻璃粉末和所述的发光玻璃的混合物上铺设一层釉面原料(例如可以为透明陶瓷粉末等)，将得到的产物放入烤炉中烘烤，烘烤温度为400～800℃。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的无机陶瓷蓄能自发光材料在装饰墙和/或路中的应用。由此，可以使得墙或者路发光，富于美感。
需要说明的是，利用无机陶瓷蓄能自发光材料装饰墙或者路时，可以将无机陶瓷蓄能自发光材料粉碎成粉末状涂覆在墙的表面或者路的表面。
下面通过具体实施例进一步详细描述本发明。
实施例
实施例1
无机陶瓷蓄能自发光材料包括如下质量分数的原料：
低熔点玻璃粉末62.5wt％，发光材料37.5wt％；
发光材料为稀土铝酸盐长余辉粉体，低熔点玻璃粉末的型号为GT40，低熔点玻璃粉末的熔点为400℃。
实施例2
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的型号为G107，低熔点玻璃粉末的熔点为600℃。
实施例3
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的型号为G062，低熔点玻璃粉末的熔点为800℃。
实施例4
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的质量分数为80wt％，发光材料的质量分数为20wt％。
实施例5
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的质量分数为91wt％，发光材料的质量分数为9wt％。
实施例6
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的质量分数为50wt％，发光材料的质量分数为50wt％。
无机陶瓷蓄能自发光材料耐火性能好，硬度为6.3，耐黄变性能良好，透明度为98％。
实施例7
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的质量分数为99wt％，发光材料的质量分数为1wt％。
实施例8
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于发光材料为稀土硅酸盐长余辉粉体。
本实施例的无机陶瓷蓄能自发光材料耐水性好。
实施例9
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于发光材料为稀土硫化物长余辉粉体。
本实施例的无机陶瓷蓄能自发光材料余晖短。
实施例10
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于发光材料为稀土硼酸盐粉体。
本实施例的无机陶瓷蓄能自发光材料价格低。
实施例11
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于发光材料为稀土磷酸盐粉体。
对比例1
无机陶瓷蓄能自发光材料的组成同实施例1，不同之处在于低熔点玻璃粉末的型号为9230，低熔点玻璃粉末的熔点为1100℃。
对比例2
自发光树脂包括如下质量分数的原料：
树脂62.5wt％，发光材料37.5wt％；
发光材料为稀土铝酸盐长余辉粉体，树脂的型号为丙烯酸树脂AB-85。
实施例1-11以及对比例1中的无机陶瓷蓄能自发光材料的制备方法如下：
1、将低熔点玻璃粉末和发光材料按一定的比加入到搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为8分钟，得到混合物；
2、把混合物装盘，放进烤炉中烘烤融化玻璃粉末，其中，混合物的厚度在4mm，烤炉的加热温度为800℃；
3、把步骤3中的板材冷却之后经过粉碎机打成颗粒。
对比例2中的自发光树脂的制备方法同上，不同之处在于将低熔点玻璃粉末替换为树脂。
将各个实施例以及对比例1的无机陶瓷蓄能自发光材料以及对比例2的自发光树脂的性能测试结果如下表1所示：
表1
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无机陶瓷蓄能自发光材料，其特征在于，包括如下原料：低熔点玻璃粉末和发光材料，其中，所述低熔点玻璃粉末的熔点为400-800℃；
优选地，所述低熔点玻璃粉末的熔点为500-700℃。
2.根据权利要求1所述的无机陶瓷蓄能自发光材料，其特征在于，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为62.5-91wt％，所述发光材料的含量为9-37.5wt％；
优选地，基于所述无机陶瓷蓄能自发光材料的总质量，所述低熔点玻璃粉末的含量为71.42-83.34wt％，所述发光材料的含量为16.66-28.57wt％。
3.根据权利要求1或2所述的无机陶瓷蓄能自发光材料，其特征在于，所述低熔点玻璃粉末的透明度为90-98％；
优选地，所述低熔点玻璃粉末包括型号为GT40、GT50、ST580、ST630、Z108、G062、G049以及G107的低熔点玻璃粉末中的至少一种；
优选地，所述发光材料包括稀土铝酸盐长余辉发光材料、稀土硅酸盐长余辉发光材料、稀土硫化物长余辉发光材料、稀土硼酸盐发光材料以及稀土磷酸盐发光材料中的至少一种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的无机陶瓷蓄能自发光材料的制备方法，其特征在于，包括：
在400-800℃条件下烘烤各原料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料；
优选地，在400-800℃条件下烘烤低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物是通过以下方法制备得到的：
搅拌所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物，所述搅拌的速度为500-800r/min，所述搅拌的时间为5-10min。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，将所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物装入模具中进行所述烘烤，装入模具中的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物的厚度为1-40mm；
优选地，将所述烘烤后的所述低熔点玻璃粉末和发光材料的混合物依次进行冷却和粉碎处理，得到所述无机陶瓷蓄能自发光材料。
7.一种自发光陶瓷颗粒，其特征在于，是利用权利要求1-3任一项所述的无机陶瓷蓄能自发光材料制备得到的。
8.一种自发光陶瓷砖，其特征在于，包括依次层叠设置的坯体、白色反光层、发光层以及釉面层，其中，所述发光层包括权利要求1-3任一项所述的无机陶瓷蓄能自发光材料或者权利要求4-6任一项所述的制备方法制备得到的无机陶瓷蓄能自发光材料。
9.根据权利要求8所述的自发光陶瓷砖，其特征在于，所述坯体包括耐酸砖和/或耐火砖，优选包括耐火砖；
优选地，所述白色反光层主要由无机硅酸盐组成；
优选地，所述釉面层包括透明陶瓷；
优选地，所述透明陶瓷的透明度为90-98％；
优选地，所述发光层设置在白色反光层上的方法为涂覆后干燥；
优选地，所述干燥的温度为400～800℃。
10.一种权利要求1-3任一项所述的无机陶瓷蓄能自发光材料在装饰墙和/或路中的应用。
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