CN110526582B - 一种用于涂层的复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于涂层的复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明申请公开了一种用于涂层的复合材料及其制备方法，所述复合材料由以下原料制成：釉料混合物100份，苏州土4.0～5.0份及甲基纤维素0.2份；所述釉料混合物中各原料为：石英，瓷石，长石，锂辉石，方解石，白云石，碳酸锶，氧化锌，硼砂，氟硅酸钠，硅酸锆，碳酸钠，硼酸钙，萤石，玉石，麦饭石，桂阳石，电气石及三氧化二铁、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化铜。本申请通过选择合适的原料及比例，提高了釉面与基体之间的密着性能，得到的釉面结构均匀、光泽和白度好，机械性能和冷热稳定性优异。而且，各原料相互配合，使得到的釉面具有红外线发射、抗菌、改变水质、降解农药、释放负离子的功能。

Description

一种用于涂层的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于涂层的复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。
背景技术
随着农药和化肥的超量使用，农药残留和水质问题越来越严重，饮食安全成为了人们日益关注的热点问题。金属、陶瓷基材的容器及设备在公共设施、房屋装修、厨房用品、家用电器外壳、办公用品、食品加工业的机械外壳、交通工具等领域使用广泛，细菌在上述物品表面容易附着，导致卫生条件变差。
涂层是人们为了防护、装饰、绝缘等目的而涂覆于容器及设备表面的材料，如果将具有抗菌保鲜、降解农药、改善水质的材料作为涂层应用于上述产品的表面，将极大程度的净化人们的生活环境，利于提高食品安全，预防疾病，保障身体健康。目前，市面上虽然出现了具有某些功能的涂层材料，但大都存在功能单一、与基材密着性差、防腐性能差等缺点，不能有效解决问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种用于涂层的复合材料及其制备方法，可降解农药、净化水质、抗菌保鲜，而且无毒，与金属及陶瓷密着性能好，耐腐蚀，不易氧化，耐摩擦，耐高温，耐候性好。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一方面，本申请提供了一种用于涂层的复合材料，由以下重量份数的原料制成：釉料混合物100份，苏州土4.0～5.0份及甲基纤维素0.2份；所述釉料混合物中各原料的重量份数为：石英15.03～56.7份，瓷石3.1～10.4份，长石3.93～31.6份，锂辉石2.73～8.42份，方解石5.22～9.37份，白云石3.33～7.49份，碳酸锶0.02～0.14份，氧化锌0.32～3.85份，硼砂2.93～6.87份，氟硅酸钠4.27～10.16份，硅酸锆3.41～5.26份，碳酸钠4.88～10.26份，硼酸钙4.79～11.35份，萤石0.34～4.53份，玉石0.8～3.1份，麦饭石0.4～2.91份，桂阳石0.01～2.7份，电气石0.3～5.64份。
在优选的实施方式中，所述釉料混合物还包括0.3～1.8份的金属氧化物A，所述金属氧化物A选自三氧化二铁、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化铜中的任意一种或多种。
在优选的实施方式中，金属氧化物A的重量份数为0.8～1.2份。
在优选的实施方式中，所述釉料混合物中各原料的重量份数为：
石英15.03～34.2份，瓷石3.2～8.7份，长石9.6～15.2份，锂辉石2.73～8.32份，方解石6.07～9.31份，白云石4.09～6.19份，碳酸锶0.02～0.14份，氧化锌2.16～3.42份，硼砂4.6～5.1份，氟硅酸钠4.27～7.16份，硅酸锆3.41～4.38份，碳酸钠4.95～5.5份，硼酸钙5.06～9.35份，萤石2.02～4.2份，玉石1.1～2.6份，麦饭石1.9～2.3份，桂阳石0.2～1.7份，电气石0.3～5.6份。
在优选的实施方式中，所述石英原料中含有纳米级石英粉，所述纳米级石英粉占石英原料的重量比为0.4～1.2％。
在优选的实施方式中，所述氧化锌原料中含有纳米级氧化锌粉，所述纳米级氧化锌粉占氧化锌原料的重量比为0.93～1.23％。
另一方面，本申请还提供了一种所述用于涂层的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例将组成釉料混合物的各原料混合均匀，在1250℃～1400℃温度下加热3～4小时，然后在冷水中淬冷，得到釉块；
(2)按比例将釉块、苏州土、甲基纤维素及水放入球磨机中，球磨2～3小时，得釉浆，球磨时加入水的重量份数为50～60份。
在优选的实施方式中，所述用于涂层的复合材料的制备方法，还包括将制得的釉浆过200目以上筛孔的步骤。
另一方面，本申请还提供了一种涂层的制备方法，包括将制得的所述釉浆湿法喷涂到基体表面，经阴干或烘干后，进行高温烧制的步骤。
在优选的实施方式中，阴干或烘干温度为40～150℃。
在优选的实施方式中，所述基体为陶瓷时，高温烧制的温度为760℃～1300℃，烧制时间为2～3小时。
在优选的实施方式中，所述基体为铁板时，高温烧制的温度为810℃～850℃，烧制时间为2～3小时。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
(1)通过选择合适的原料及比例，改善了釉料的悬浮性、粘度及流动性，使各原料均匀分散，降低了釉面的烧成温度，扩大了烧成范围，釉面与铁板、及陶瓷基体之间相互渗透形成过渡层，提高了釉面与基体之间的结合性能，得到的釉面结构均匀、光泽和白度好，机械性能和冷热稳定性优异。(2)各原料相互配合，使得到的釉面具有红外线发射、抗菌、改变水质、降解农药、释放负离子的功能，可广泛应用于公共设施、房屋装修和城市美化、餐饮用具、家用电器、铁质办公用品、食品加工业的机械外壳涂层、交通工具厢体装饰等场合中产品的涂层；(3)使用的各原料以及得到的涂层安全无毒，环保健康。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面以实施例的方式进行详细说明。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
如未特殊说明，以下各实施例中，所用的原料均可通过商业途径购得。
实施例1：
本实施例用于涂层的复合材料，由如下重量份数的原料制成：
苏州土4份，甲基纤维素0.20份，釉料混合物(共100份)：石英15.03份、瓷石8.7份，长石15.2份，锂辉石2.73份，方解石9.31份，白云石6.19份，碳酸锶0.02份，氧化锌2.16份，硼砂4.6份，氟硅酸钠4.27份，硅酸锆3.41份，碳酸钠5.5份，硼酸钙7.6份，萤石4.2份，玉石2.1份，麦饭石2.3份，桂阳石1.08份，电气石5.6份；纳米级石英粉占石英原料的重量比为1.0％，纳米级氧化锌粉占氧化锌原料的重量比为1.1％。
将本实施例用于涂层的复合材料应用于陶瓷制品时，采用以下步骤：
1、制备釉浆：
(1)按上述重量份数将组成釉料混合物的各原料混合均匀，从室温升温至1280℃～1300℃，加热3.5小时，升温速率速率为25℃/min，然后在冷水中淬冷，得到釉块；其中，各原料经200目以上筛选得到；
(2)按比例将釉块、苏州土、甲基纤维素及水放入球磨机中，球磨2.5小时，得釉浆，球磨时加入水的重量份数为50份。
2、将釉浆烧结于陶瓷制品的内壁
(1)从陶瓷厂购置内壁不涂釉的杯子，陶瓷杯是高岭石组成的粘土烧制而成，将杯子内壁污物清除干净后，置干燥处干燥；
(2)向清除干净后的杯子内壁通过湿法喷涂本实施例制得的釉浆；
(3)将喷涂釉浆的杯子在50℃的环境下烘干；
(4)将烘干釉浆后的杯子在炉窑内烧制，烧制温度为880℃，得成品，涂层厚度为1.0mm。
实施例2：
本实施例用于涂层的复合材料，由如下重量份数的原料制成：
苏州土5份，甲基纤维素0.20份，釉料混合物(共100份)：石英25.7份、瓷石4.4份，长石9.6份，锂辉石8.32份，方解石6.07份，白云石4.09份，碳酸锶0.14份，氧化锌2.85份，硼砂4.87份，氟硅酸钠7.16份，硅酸锆4.21份，碳酸钠5.21份，硼酸钙9.35份，萤石0.73份，玉石1.1份，麦饭石1.9份，桂阳石1.7份，电气石2.6份，三氧化二铁0.3份、二氧化锰0.5份；纳米级石英粉占石英原料的重量比为0.9％，纳米级氧化锌粉占氧化锌原料的重量比为0.7％。
将本实施例用于涂层的复合材料应用于金属制品时，采用以下步骤：
1、制备釉浆：
(1)按上述重量份数将组成釉料混合物的各原料混合均匀，从室温升温至1250℃～1270℃，加热4小时，升温速率速率为15℃/min，然后在冷水中淬冷，得到釉块；其中，各原料经200目以上筛选得到；
(2)按比例将釉块、苏州土、甲基纤维素及水放入球磨机中，球磨2.5小时，得釉浆，球磨时加入水的重量份数为60份。
2、将釉浆烧结于金属制品的内壁：
(1)将未镀涂层的100mm×100mm×12mm铁板清除表面油污，并完全除去氧化皮、锈、污垢和旧涂层，铁板表面进行粗化处理；
(2)通过湿法喷涂将本实施例制得的釉浆均匀地沾附于铁板上；
(3)将铁板在130℃温度烘干；
(4)将烘干后的铁板在炉窑内从室温烧至870℃，得成品，涂层厚度为3.0mm。
实施例3：
本实施例用于涂层的复合材料，由如下重量份数的原料制成：
苏州土4.2份，甲基纤维素0.20份，釉料混合物(共100份)：石英34.2份、瓷石3.2份，长石12.5份，锂辉石3.56份，方解石7.28份，白云石3.97份，碳酸锶0.11份，氧化锌3.42份，硼砂5.1份，氟硅酸钠5.05份，硅酸锆4.38份，碳酸钠4.95份，硼酸钙5.06份，萤石2.02份，玉石2.6份，麦饭石2.1份，桂阳石0.2份，电气石0.3份，氧化镍0.7份、氧化钴0.5份、氧化铜0.4份。
采用与实施例2相同的制备参数，将本实施例用于涂层的复合材料应用于直径为75mm、重量为500g的钢球表面，涂层厚度为1.1mm。
为了验证本发明复合材料的性能，本申请人将上述实施例制得的产品进行效果检测。
(1)2018年8月在某光析化工技术研究所，把实施例1制得的杯子装上水放置半小时后，水的氢含量为670ppb，负离子4653个/cm3，水分子团(20min活化水分子团半高宽)89Hz，远红外(法向发射率)0.83Hz，pH值由14达到15.5，呈弱碱性水，说明涂层能活化水分子结构，产生富氢水；
测得水中含铅<0.01mg/L，含镉<0.01mg/L，(铅、镉含量检测参照GB4806.4～2016进行)；
(2)经检测，实施例2制得的铁板釉面莫氏硬度6～7；2004年9月在某理化研究所抗菌中心对铁板进行抗菌检测，抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别达到96％和98％；对铁板釉面进行破坏性试验，发现釉层呈网络结构，与基体密着性好；将铁板置于5％硫酸钠和醋酸钠溶液中，分别浸泡12小时以上，涂层无变化；将铁板放进加热炉中，加热至500℃后拿出，再投入水中，样板表面无变化。
(3)在耐冲击试验中，将实施例3制得的钢球从1000mm自由落下，观察釉面表面无痕迹，无剥落现象。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种用于涂层的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：釉料混合物100份，苏州土4.0～5.0份及甲基纤维素0.2份；所述釉料混合物中各原料的重量份数为：石英15.03～34.2份，瓷石3.2～8.7份，长石9.6～15.2份，锂辉石2.73～8.32份，方解石6.07～9.31份，白云石4.09～6.19份，碳酸锶0.02～0.14份，氧化锌2.16～3.42份，硼砂4.6～5.1份，氟硅酸钠4.27～7.16份，硅酸锆3.41～4.38份，碳酸钠4.95～5.5份，硼酸钙5.06～9.35份，萤石2.02～4.2份，玉石1.1～2.6份，麦饭石1.9～2.3份，桂阳石0.2～1.7份，电气石0.3～5.6份。
2.根据权利要求1所述的用于涂层的复合材料，其特征在于，所述釉料混合物还包括0.3～1.8份的金属氧化物A，所述金属氧化物A选自三氧化二铁、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化铜中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的用于涂层的复合材料，其特征在于，所述石英原料中含有纳米级石英粉，所述纳米级石英粉占石英原料的重量比为0.4～1.2％；所述氧化锌原料中含有纳米级氧化锌粉，所述纳米级氧化锌粉占氧化锌原料的重量比为0.93～1.23％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于涂层的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按比例将组成釉料混合物的各原料混合均匀，在1250℃～1400℃温度下加热3～4小时，然后在冷水中淬冷，得到釉块；
(2)按比例将釉块、苏州土、甲基纤维素及水放入球磨机中，球磨2～3小时，得釉浆，球磨时加入水的重量份数为50-60份。
5.根据权利要求4所述的用于涂层的复合材料的制备方法，其特征在于，还包括将制得的釉浆过200目以上筛孔的步骤。
6.一种涂层的制备方法，其特征在于，包括将权利要求4制得的所述釉浆涂覆到基体表面，经阴干或烘干后再进行高温烧制的步骤。
7.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，阴干或烘干温度为40～150℃。
8.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为陶瓷时，高温烧制的温度为760℃～1300℃，烧制时间为2～3小时。
9.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为铁板时，高温烧制的温度为810℃～850℃，烧制时间为2～3小时。
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