CN113979788B - 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113979788B
CN113979788B CN202111395063.8A CN202111395063A CN113979788B CN 113979788 B CN113979788 B CN 113979788B CN 202111395063 A CN202111395063 A CN 202111395063A CN 113979788 B CN113979788 B CN 113979788B
Authority
CN
China
Prior art keywords
source
parts
nano
coating
hydrolysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111395063.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113979788A (zh
Inventor
温晓炜
马云龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asia Building Materials Co ltd
Original Assignee
Asia Building Materials Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asia Building Materials Co ltd filed Critical Asia Building Materials Co ltd
Priority to CN202111395063.8A priority Critical patent/CN113979788B/zh
Publication of CN113979788A publication Critical patent/CN113979788A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113979788B publication Critical patent/CN113979788B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法，所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅；第二体层的组成包括石英、高岭土、氧化铝、钾长石、氧化锌和镁质泥。所述自清洁的超亲水陶瓷材料表面的第一涂层薄且能够与第二体层紧密关联，且第一涂层中纳米二氧化钛具有光催化活性，进而可实现陶瓷材料的自清洁，且三者的组合形成具有超亲水的性能，有利于油污的去除。

Description

一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
超亲水陶瓷砖主要是通过光催化材料和陶瓷砖的有机结合来实现防污和易清洁的作用，现有的光催化纳米材料与陶瓷砖的结合技术主要分为两种：一种是光催化材料覆在陶瓷砖上的形成薄膜，另外一种是将光催化材料添加到釉料和原料中制备成易清洁陶瓷砖。其中，通过将光催化纳米材料覆在陶瓷砖上来制备易清洁陶瓷砖，这种方法是将光催化纳米材料直接覆在陶瓷砖上，陶瓷砖的表面形成一层易清洁的薄膜，采用该方法制备易清洁陶瓷砖存在光催化纳米材料与陶瓷砖的结合性差的问题，容易脱落，而且许多光催化材料只有在紫外光照射后才能表现出光催化性能和超亲水的性能，才能显现其净化污染物和易清洁的能力，使其应用范围受到限制。
CN113264782A公开了一种易清洁陶瓷砖的制备方法及其产品，该易清洁陶瓷砖的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化铋溶胶加入到氧化锌溶胶中，搅拌，得到氧化铋/氧化锌复合溶胶；(2)对陶瓷砖基体表面进行常压等离子表面处理后，以磨盘加压加热的方式将氧化铋/氧化锌复合溶胶磨抛在陶瓷砖基体表面，在陶瓷砖基体表面形成易清洁膜，得到半成品陶瓷砖；(3)将半成品陶瓷砖进行干燥处理，得到易清洁陶瓷砖。但该方法采用等离子表面处理，制造成本高。
CN1533417A公开了超亲水性光催化覆膜形成液、具有该覆膜的构造体及其制造方法，该方法将含有糖类和具有过氧基的钛氧化物微粒或不具有过氧基的钛氧化物微粒的覆膜形成液涂布在玻璃、金属或瓷砖等基板表面成膜后，高温加热，在该基板上形成含有钛氧化物微粒、且光催化非激励状态下的水接触角不足10°的超亲水性光催化覆膜。
CN106582892A公开了纳米TiO2涂层结构及其制备方法和用途，其包括基体和负载于基体表面的纳米TiO2涂层，还提供了纳米TiO2涂层结构的制备方法，其中使用线性钛氧聚合物溶液涂覆基体材料，干燥、烧结得到在基体材料上负载纳米TiO2的涂层结构。由该线性钛氧聚合物制备的纳米TiO2涂层结构具有优异的光催化效应和超亲水效应。
但上述方案存在与坯砖结合不牢固，容易脱落等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法，通过共沉淀方式制得含有纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的涂层，从而加强了与体层的粘接程度，避免了表面釉层的脱落和破损。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅；第二体层的组成包括石英、高岭土、氧化铝、钾长石、氧化锌和镁质泥。
本发明中通过在第一涂层中同时含有纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅，其中纳米二氧化钛能够起到光催化和超亲水的自清洁作用，纳米氧化硅和纳米三氧化铝能够辅助纳米二氧化钛提高第一涂层的硬度以及与第二体层的粘结牢固度，避免了表面第一涂层的脱落情况。一方面纳米三氧化铝本身具备粘结的能力，另一方面第一涂层中的纳米三氧化铝与纳米氧化硅跟第二体层中的氧化铝和石英组份类似，在烧成过程中能够相互作用，提高涂层与体层的粘接力。
优选地，所述第一涂层中纳米二氧化钛的尺寸为10～80nm，例如可以是10nm、15nm、25nm、30nm、40nm、45nm、50nm、65nm、70nm或80nm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一涂层中纳米三氧化铝的尺寸为15～100nm，例如可以是15nm、25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一涂层中纳米二氧化硅的尺寸为15～200nm，例如可以是15nm、25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明优选上述纳米尺寸，能够得到更光滑亲水的陶瓷表面。
优选地，所述第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为4～7:2～3:1～4，例如可以是4:2:4、5:2:3、6:2:2、7:2:1、4:3:3、5:3:2或6:3:1等。本发明进一步优选上述配比，从而能够在保障二氧化钛含量的同时提供更好的粘接能力，且表面硬度更高。
优选地，所述第二体层的组成按质量份数包括30～40份石英、5～12份高岭土、10～20份氧化铝、15～22份钾长石、1～5份氧化锌和10～30份镁质泥。
本发明中第二体层的组成按质量份数包括30～40份石英，例如可以是30份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。5～12份高岭土，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。10～20份氧化铝，例如可以是10份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。15～22份钾长石，例如可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份或22份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。1～5份氧化锌，例如可以是1份、1.5份、1.9份、2.4份、2.8份、3.3份、3.7份、4.2份、4.6份或5份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。10～30份镁质泥，例如可以是10份、13份、15份、17份、19份、22份、24份、26份、28份或30份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一涂层的厚度为0.4～0.8mm，例如可以是0.4mm、0.45mm、0.49mm、0.54mm、0.58mm、0.63mm、0.67mm、0.72mm、0.76mm或0.8mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
混合水解钛源、铝源和硅源，得到混晶溶胶。第二体层的组份经混合和预烧，得到预烧坯体，在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑升温烧成，得到所述超亲水陶瓷材料。
本发明通过表面成膜的方式在预烧坯体表面制备第一涂层，并共同升温烧成，显著提升了产品的强度，且含有混合晶核的溶胶经升温后形成纳米颗粒层，并在高温下形成致密的第一涂层。
优选地，所述钛源包括四氯化钛、钛酸丁酯、钛酸丙酯、钛酸异丙酯或钛酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为四氯化钛和钛酸丁酯的组合，钛酸丙酯和钛酸丁酯的组合，四氯化钛和钛酸异丙酯的组合，钛酸乙酯和钛酸丁酯的组合。
优选地，所述铝源铝源包括铝酸钠。
优选地，所述硅源包括正硅酸乙酯、硅溶胶、正硅酸甲酯或硅酸钠中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为正硅酸乙酯和硅溶胶的组合，正硅酸甲酯和硅酸钠的组合，正硅酸乙酯和正硅酸甲酯的组合，硅酸钠和硅溶胶的组合。
优选地，所述混合水解的温度为70～140℃，例如可以是70℃、78℃、86℃、94℃、102℃、109℃、117℃、125℃、133℃或140℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述混合水解的温度包括：先将钛源、铝源和硅源分别进行第一水解，分别得到第一溶胶，再混合均匀进行第二水解。
优选地，所述第一水解的温度为70～90℃，例如可以是70℃、73℃、75℃、77℃、79℃、82℃、84℃、86℃、88℃或90℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一水解的时间为0.5～4h，例如可以是0.5h、0.9h、1.3h、1.7h、2.1h、2.5h、2.9h、3.3h、3.7h或4h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述钛源的第一水解中加入碱源。
优选地，所述碱源包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或碳酸氢钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述钛源与碱源的摩尔比为6～8:1，例如可以是6:1、6.3:1、6.5:1、6.7:1、6.9:1、7.2:1、7.4:1、7.6:1、7.8:1或8:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述铝源的第一水解中加入盐酸。
优选地，所述铝源与盐酸的摩尔比为10～12:1，例如可以是10:1、10.3:1、10.5:1、10.7:1、10.9:1、11.2:1、11.4:1、11.6:1、11.8:1或12:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅源的第一水解中加入碱源。
优选地，所述硅源与碱源的摩尔比为7～10:1，例如可以是7:1、7.4:1、7.7:1、8:1、8.4:1、8.7:1、9:1、9.4:1、9.7:1或10:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选通过分别成核的方式先形成细小晶核，再混合后继续水解，形成分布均匀的单独的纳米颗粒。
优选地，所述第二水解的温度为95～140℃，例如可以是95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二水解的时间为0.8～3h，例如可以是0.8h、1.1h、1.3h、1.6h、1.8h、2.1h、2.3h、2.6h、2.8h或3h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二水解中加入聚乙二醇。
本发明对所述溶胶水热法的其他步骤不做特殊限定，可采用本领域技术人员熟知的其他方法步骤进行。
优选地，所述预烧的温度为800～880℃，例如可以是800℃、805℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃或880℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述预烧的时间为30～120min，例如可以是30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述烧成的温度为1050～1200℃，例如可以是1050℃、1060℃、1080℃、1100℃、1110℃、1130℃、1150℃、1160℃、1180℃或1200℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述烧成的升温速率为1～4℃/min，例如可以是1℃/min、1.2℃/min、1.5℃/min、1.8℃/min、2.0℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min或4.0℃/min等。优选上述升温速率，在涂层缓慢成核结晶的同时实现烧成。
优选地，所述烧成的时间为20～100min，例如可以是20min、25min、35min、40min、50min、65min、75min、80min、90min或100min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明第二方面优选的技术方案，所述制备方法包括：混合水解钛源、铝源和硅源，得到混晶溶胶；第二体层的组份经混合和800～880℃预烧30～120min，得到预烧坯体，在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑1050～1200℃烧成20～100min，得到所述超亲水陶瓷材料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的自清洁的超亲水陶瓷材料表面光滑，自清洁能力强，具有超高的亲水性能，其与水的接触角≤25°，优选条件下≤18°；且第一涂层和第二体层的结合强度高，破坏强度高达1500N以上，断裂模数在27MPa以上，整体陶瓷材料的性能提升显著；
(2)本发明提供的自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法通过简单的沉淀方式即可制得超亲水陶瓷材料，成本低廉。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅；第二体层的组成按质量份数包括35份石英、10份高岭土、15份氧化铝、15份钾长石、3.2份氧化锌和15.2份镁质泥。
所述第一涂层中纳米二氧化钛的尺寸为20～30nm；所述第一涂层中纳米三氧化铝的尺寸为15～53nm；所述第一涂层中纳米二氧化硅的尺寸为25～40nm。
所述第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为5:2:3；所述第一涂层的厚度为0.52mm。
本实施例还提供所述自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
混合钛酸丙酯、氢氧化钠和水，钛酸丙酯和氢氧化钠的摩尔比为7:1，于80℃第一水解1h，得到钛的第一溶胶；混合铝酸钠、盐酸和水，铝酸钠和盐酸的摩尔比为12:1，于70℃第一水解0.5h，得到铝的第一溶胶；混合正硅酸乙酯、氢氧化钠和水，正硅酸乙酯和氢氧化钠的摩尔比为7:1，于80℃第一水解2h，得到硅的第一溶胶；混合上述三个第一溶胶，并加入聚乙二醇600，混合均匀后升温至120℃第二水解3h，得到混晶溶胶；第二体层的组份经混合和800℃预烧50min，得到预烧坯体；
在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑以2℃/min的速率升温至1100℃保温烧成20min，得到所述超亲水陶瓷材料。
实施例2
本实施例提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅；第二体层的组成按质量份数包括30份石英、12份高岭土、20份氧化铝、15份钾长石、5份氧化锌和30份镁质泥。
所述第一涂层中纳米二氧化钛的尺寸为30～80nm；所述第一涂层中纳米三氧化铝的尺寸为30～100nm；所述第一涂层中纳米二氧化硅的尺寸为30～200nm。
所述第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为4:3:3；所述第一涂层的厚度为0.43mm。
本实施例还提供所述自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
混合钛酸丙酯、氢氧化钠和水，钛酸丙酯和氢氧化钠的摩尔比为6:1，于70℃第一水解4h，得到钛的第一溶胶；混合铝酸钠、盐酸和水，铝酸钠和盐酸的摩尔比为10:1，于90℃第一水解0.5h，得到铝的第一溶胶；混合正硅酸乙酯、氢氧化钠和水，正硅酸乙酯和氢氧化钠的摩尔比为10:1，于70℃第一水解0.5h，得到硅的第一溶胶；混合上述三个第一溶胶，并加入聚乙二醇800，混合均匀后于95℃第二水解0.8h，得到混晶溶胶；第二体层的组份经混合和880℃预烧30min，得到预烧坯体；
在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑以1.5℃/min的速率升温至1050℃保温烧成60min，得到所述超亲水陶瓷材料。
实施例3
本实施例提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅；第二体层的组成按质量份数包括40份石英、5份高岭土、10份氧化铝、22份钾长石、1份氧化锌和10份镁质泥。
所述第一涂层中纳米二氧化钛的尺寸为10～20nm；所述第一涂层中纳米三氧化铝的尺寸为15～30nm；所述第一涂层中纳米二氧化硅的尺寸为15～80nm。
所述第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为7:2:1；所述第一涂层的厚度为0.78mm。
本实施例还提供所述自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
混合钛酸乙酯、氢氧化钾和水，钛酸乙酯和氢氧化钾的摩尔比为8:1，于75℃第一水解2.5h，得到钛的第一溶胶；混合铝酸钠、盐酸和水，铝酸钠和盐酸的摩尔比为11:1，于70℃第一水解2.5h，得到铝的第一溶胶；混合硅溶胶、氢氧化钾和水，硅溶胶和氢氧化钾的摩尔比为7:1，于75℃第一水解2.6h，得到硅的第一溶胶；混合上述三个第一溶胶，并加入聚乙二醇600，混合均匀后于140℃第二水解3h，得到混晶溶胶；第二体层的组份经混合和850℃预烧50min，得到预烧坯体；
在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑以3.5℃/min的速率升温至1200℃保温烧成20min，得到所述超亲水陶瓷材料。
实施例4
本实施例提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料除第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为3:2:5外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种自清洁的超亲水陶瓷材料，所述超亲水陶瓷材料除第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅的质量比为8:1:1外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料除第一涂层中不含纳米二氧化硅外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料除第一涂层中不含纳米三氧化铝外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料除第二体层中不含石英外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料除第二体层中不含氧化铝外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料除制备方法中直接采用购置的纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米二氧化硅混合于聚乙二醇600中形成浆料，涂覆于预烧坯体上外，其余均与实施例1相同。其厚度为1.5mm，难以制得更薄的第一涂层。
测试方法：采用接触角测试仪进行测试，通过水与表面的接触角来衡量，接触角越小，表面亲水性能越好，测试水滴为针头外径的2倍，滴水针头内径为0.2mm，测量时间为1.5min。采用国标GB/T3810.1-2006的测试方法测量破坏强度和断裂模数。
以上实施例和对比例的测试结果如表1所示。
表1
接触角(°) 破坏强度(N) 断裂模数(MPa)
实施例1 15 1520 28.12
实施例2 18 1500 27.95
实施例3 17 1512 28.23
实施例4 25 1452 26.21
实施例5 10 1235 24.85
对比例1 12 1052 22.12
对比例2 12 1123 22.92
对比例3 16 956 20.35
对比例4 15 1020 22.01
对比例5 62 930 19.57
从表1可以看出以下几点：
(1)综合实施例1～3可以看出，本发明提供的自清洁的超亲水陶瓷材料具有超高的亲水性能，其与水的接触角≤25°，优选条件下≤18°；且由于纳米氧化硅和纳米三氧化铝的组合设置，破坏强度高达1500N以上，断裂模数在27MPa以上，同时釉层能够与体层较好的结合，机械强度优良；
(2)综合实施例1和实施例4～5可以看出，纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化钛之间的质量配比十分关键，本发明通过进一步优选特定的配比范围，显著提高了机械强度和亲水性能；
(3)综合实施例1和对比例5可以看出，本发明提供的溶胶法的制备方法对于形成结合牢固性能优良的第一涂层较为关键，可提高亲水性能和强度。
综上所述，本发明通过在第一涂层中组合设置纳米氧化硅和纳米氧化铝，增加了体层与涂层之间的粘结关系，从而在制得超亲水陶瓷表面的同时，得到了机械性能优良的陶瓷材料。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，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 (23)

1.一种自清洁的超亲水陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
混合水解钛源、铝源和硅源，得到混晶溶胶；第二体层的组分经混合和预烧，得到预烧坯体，在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑升温烧成，得到所述超亲水陶瓷材料；
所述混合水解的步骤包括：先将钛源、铝源和硅源分别进行第一水解，分别得到第一溶胶，再混合均匀进行第二水解；所述钛源的第一水解中加入碱源；所述铝源的第一水解中加入盐酸；所述硅源的第一水解中加入碱源；
所述超亲水陶瓷材料包括第一涂层和第二体层，第一涂层的组成包括纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝和纳米二氧化硅；所述第一涂层中纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝和纳米二氧化硅的质量比为4～7:2～3:1～4；
第二体层的组成包括石英、高岭土、氧化铝、钾长石、氧化锌和镁质泥；
所述第二体层的组成按质量份数包括30～40份石英、5～12份高岭土、10～20份氧化铝、15～22份钾长石、1～5份氧化锌和10～30份镁质泥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂层中纳米二氧化钛的尺寸为10～80nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂层中纳米三氧化二铝的尺寸为15～100nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂层中纳米二氧化硅的尺寸为15～200nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂层的厚度为0.4～0.8mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛源包括四氯化钛、钛酸丁酯、钛酸丙酯、钛酸异丙酯或钛酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源包括铝酸钠。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源包括正硅酸乙酯、硅溶胶、正硅酸甲酯或硅酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合水解的温度为70～140℃。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一水解的温度为70～90℃。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一水解的时间为0.5～4h。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱源包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或碳酸氢钠中的任意一种或至少两种的组合。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛源与碱源的摩尔比为6～8:1。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源与盐酸的摩尔比为10～12:1。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源与碱源的摩尔比为7～10:1。
16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二水解的温度为95～140℃。
17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二水解的时间为0.8～3h。
18.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二水解中加入聚乙二醇。
19.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧的温度为800～880℃。
20.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧的时间为30～120min。
21.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧成的温度为1050～1200℃。
22.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧成的时间为20～100min。
23.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：混合水解钛源、铝源和硅源，得到混晶溶胶；第二体层的组分经混合和800～880℃预烧30～120min，得到预烧坯体，在所述预烧坯体的表面施上所述混晶溶胶，入窑1050～1200℃烧成20～100min，得到所述超亲水陶瓷材料。
CN202111395063.8A 2021-11-23 2021-11-23 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法 Active CN113979788B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111395063.8A CN113979788B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111395063.8A CN113979788B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113979788A CN113979788A (zh) 2022-01-28
CN113979788B true CN113979788B (zh) 2023-10-03

Family

ID=79750014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111395063.8A Active CN113979788B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113979788B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115057725A (zh) * 2022-05-23 2022-09-16 河北领标科技发展有限公司 一种抗污防水陶瓷岩板及其制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1644566A (zh) * 2004-12-22 2005-07-27 华南理工大学 自洁净陶瓷及其生产方法
CN100998937A (zh) * 2007-01-05 2007-07-18 华南理工大学 多元掺杂锐钛矿型TiO2溶胶光催化剂及其制备方法
CN101062483A (zh) * 2006-04-27 2007-10-31 中国石油化工股份有限公司 一种新型的选择加氢催化剂及其制备方法
CN101376112A (zh) * 2008-09-27 2009-03-04 东华大学 锐钛矿相二氧化钛溶胶的制备方法
CN101559979A (zh) * 2009-05-22 2009-10-21 东华大学 一种超细锐钛矿相二氧化钛纳米棒的制备方法
CN102382490A (zh) * 2011-08-30 2012-03-21 西北永新集团有限公司 具有光催化活性的亲水性自清洁涂料的制备及应用
CN102718411A (zh) * 2012-06-12 2012-10-10 华南理工大学 自然超亲水性多孔TiO2/SiO2复合薄膜及其制备方法
CN102962066A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种氧化铝负载的钴基费托合成催化剂及其制法与应用
CN103272563A (zh) * 2013-05-17 2013-09-04 武汉理工大学 一种氢氧化铝膜的制备方法
CN104710919A (zh) * 2015-04-02 2015-06-17 济南大学 一种自清洁环保建筑内外墙涂料及其制备方法
CN106946469A (zh) * 2017-02-28 2017-07-14 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 增透易清洁涂层及其制备方法
CN110093050A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 新材料与产业技术北京研究院 超亲水自清洁涂料组合物、超亲水自清洁玻璃及其制备方法
CN110272211A (zh) * 2019-07-05 2019-09-24 福建工程学院 一种在基板上制备含树枝状孔结构的二氧化硅/二氧化钛复合薄膜的方法
CN110436890A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 深圳博纳新能源有限公司 超级亲水易洁功能陶瓷材料及其制备工艺
CN111233325A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 福建省德化县华瓷新材料科技有限公司 一种纳米TiO2自洁功能陶瓷及其制备方法和应用
CN113582546A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 亚细亚建筑材料股份有限公司 一种自清洁除油釉料及其制备方法与应用

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1644566A (zh) * 2004-12-22 2005-07-27 华南理工大学 自洁净陶瓷及其生产方法
CN101062483A (zh) * 2006-04-27 2007-10-31 中国石油化工股份有限公司 一种新型的选择加氢催化剂及其制备方法
CN100998937A (zh) * 2007-01-05 2007-07-18 华南理工大学 多元掺杂锐钛矿型TiO2溶胶光催化剂及其制备方法
CN101376112A (zh) * 2008-09-27 2009-03-04 东华大学 锐钛矿相二氧化钛溶胶的制备方法
CN101559979A (zh) * 2009-05-22 2009-10-21 东华大学 一种超细锐钛矿相二氧化钛纳米棒的制备方法
CN102382490A (zh) * 2011-08-30 2012-03-21 西北永新集团有限公司 具有光催化活性的亲水性自清洁涂料的制备及应用
CN102718411A (zh) * 2012-06-12 2012-10-10 华南理工大学 自然超亲水性多孔TiO2/SiO2复合薄膜及其制备方法
CN102962066A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种氧化铝负载的钴基费托合成催化剂及其制法与应用
CN103272563A (zh) * 2013-05-17 2013-09-04 武汉理工大学 一种氢氧化铝膜的制备方法
CN104710919A (zh) * 2015-04-02 2015-06-17 济南大学 一种自清洁环保建筑内外墙涂料及其制备方法
CN106946469A (zh) * 2017-02-28 2017-07-14 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 增透易清洁涂层及其制备方法
CN110093050A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 新材料与产业技术北京研究院 超亲水自清洁涂料组合物、超亲水自清洁玻璃及其制备方法
CN110436890A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 深圳博纳新能源有限公司 超级亲水易洁功能陶瓷材料及其制备工艺
CN110272211A (zh) * 2019-07-05 2019-09-24 福建工程学院 一种在基板上制备含树枝状孔结构的二氧化硅/二氧化钛复合薄膜的方法
CN111233325A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 福建省德化县华瓷新材料科技有限公司 一种纳米TiO2自洁功能陶瓷及其制备方法和应用
CN113582546A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 亚细亚建筑材料股份有限公司 一种自清洁除油釉料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乔玉林等.纳米微粒的润滑和自修复技术.国防工业出版社,2005,(第1版),第24页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113979788A (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8048511B2 (en) Titanium oxide coating agent and titanium oxide film forming method
CN108623179B (zh) 防眩光玻璃基板
WO2015041257A1 (ja) 低反射膜付き強化ガラス板およびその製造方法
CN104085165B (zh) 一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法
TW200300132A (en) Quartz glass parts, ceramic parts and process of producing those
JPH1053437A (ja) アモルファス型過酸化チタンのコーティング方法
CN113979788B (zh) 一种自清洁的超亲水陶瓷材料及其制备方法
JP6237322B2 (ja) 防眩膜付き物品の製造方法
CN112876063B (zh) 一种玻璃晶化方法、玻璃板及隔离粉混合液
JP6586897B2 (ja) 防眩膜付き基材、膜形成用塗布液およびその製造方法
US9012354B2 (en) Photocatalytic film, method for forming photocatalytic film and photocatalytic film coated product
CN104193409B (zh) 一种稀土氧化物涂层及其制备方法
US20070275168A1 (en) Manufacturing of Photocatalytic, Antibacterial, Selfcleaning and Optically Non-Interfering Sufaces on Tiles and Glazed Ceramic Products
Pavlovska et al. Hard TiO2–SiO2 sol–gel coatings for enamel against chemical corrosion
CN115636694A (zh) 一种纳米自洁的陶瓷釉料及其制备方法
JP6206418B2 (ja) アルカリバリア層形成用コート液及び物品
WO2017029735A1 (ja) 防眩膜付き物品、その製造方法および画像表示装置
CN112979163B (zh) 一种超薄柔性玻璃材料及其制备方法和应用
CN111039700B (zh) 一种具有抗菌功能的超大规格薄型瓷质板材及其制备方法
KR100913371B1 (ko) 초 친수성 코팅용액 및 이의 제조방법
Zhang et al. Dense, uniform, smooth SiO 2/TiO 2 hard coatings derived from a single precursor source of tetra-n-butyl titanate modified perhydropolysilazane
Nocuń et al. Preparation and characterization of V 2 O 5 doped SiO 2-TiO 2 thin films
KR102352357B1 (ko) 접촉각 및 경도 특성이 우수한 유약층 형성을 위한 유약 조성물을 이용한 도자타일의 제조방법
CN117247232B (zh) 一种纳米晶钛榍石超亲水自清洁陶瓷釉及其制备方法和应用方法
KR102281837B1 (ko) 나노 무기 도막형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant