CN1392115A - 多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
一种多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途，属于陶瓷材料及其制备方法和用途。其组成成分是(重量％)：SiO2：40－70％、Al2O3：10.0－18％、Fe2O3：0.5－2.5％、Na2O：1.5－3.0％、K2O：0.1－5.5％、CaO：0.1－9.0％、ZnO：4.0－8.0％、B2O3：1.0－2.4％、MgO：0－4.0％，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。其制备方法是将各种原料经混合、研磨、烧结后，再研磨成细粉，添加到制备各种制品的原料中制成各种制品。该陶瓷具有辐射远红外线、抗菌、活化水、净化水、溶出有益人体健康的微量元素、释放负离子、提高植物种子发芽率等多种健康功能。可广泛用于各种陶瓷制品、环保、纺织、饮用水处理、烟酒设备与容器等行业中。
Description
本发明技术领域：
本发明属于一种陶瓷材料及其制备方法和它的用途，特别涉及一种多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途。
本发明的背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，环境与健康意识正在逐步增强，绿色材料及环保产品将日益被人们所关注。健康、长寿、舒适已经成为现代人追求的最高目标。抗菌、保健、环保制品应运而生，并获得迅速发展。而陶瓷制品无论作为日用瓷还是作为家居、装饰等健筑用瓷都与人们的日常生活息息相关，所以人们对各类陶瓷制品的卫生保健功能也提出了更高的要求。
在特开平7-196384(1995)文献中公开了一种抗菌陶瓷，是在釉中外加含银抗菌陶瓷粉的方法烧制而成的。该陶瓷只有抗菌功能，而不具备辐射远红外线、活化水功能。
在CN 1337379 A文献中公开了一种具有抑菌功能远红外辐射陶瓷釉层及其制备方法，其特色及创新在于：将高性能红外辐射陶瓷材料作为功能性添加剂应用于陶瓷釉料中，利用釉面所产生的红外辐射特有的热效应破坏菌体的新陈代谢和生长繁殖，在不使用专门抗菌剂的条件下取得了显著的抗菌效果，但其红外辐射率仅为82-83％，且不具备活化水功能。
在CN1339622A文献中公开了一种含有多功能复合陶瓷材料的织物及制备方法，该复合陶瓷材料只具有辐射红外线及产生负离子的功能，而不具有抗菌功能。
在USP6034013文献中公开了一种将电气石粉烧成玻璃球及制品可以净化水的技术，但该玻璃球及制品不具备抗菌功能。
尽管目前国内外市场上抗菌、保健陶瓷材料众多，但功能比较单一，能满足人们对“健康、长寿、舒适”产品的迫切需求的、同时具有抗菌、活化水、辐射超强远红外、产生负离子和溶出微量元素等多功能健康陶瓷材料还没有见研究报道。
本发明的技术内容：
本发明要解决现有技术中存在的陶瓷材料功能单一的技术问题，从而提供一种多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途。该陶瓷材料可同时具有抗菌、活化水、辐射超强远红外、产生负离子和溶出微量元素等多种功能。
本发明的技术解决方案如下：
多功能健康陶瓷材料组成成分如下：(重量％)
SiO2：40-70％、 Al2O3：10.0-18％、 Fe2O3： 0.5-2.5％、
Na2O：1.5-3.0％、 K2O： 0.1-5.5％、 CaO： 0.1-9.0％、
ZnO： 4.0-8.0％、 B2O3： 1.0-2.4％、 MgO： 0-4.0％，
余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。
多功能健康陶瓷材料的制备的工艺步骤如下：
(1)将20-50的％天然无机非金属矿、3-15％的电气石、1-5％的纳米复合耐高温抗菌材料、10-40的％石英、8-15％的氧化铝、4-10％的氧化锌、羧甲基纤维素、水依次放入球磨机中球磨，过325目筛，制成浆料；
(2)将(1)中浆料注浆成块体、球型或施釉于陶瓷坯体，在烧结炉内1200-1350℃下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷块、陶瓷球、陶瓷杯、陶瓷板、陶瓷管等陶瓷制品，其中的羧甲基纤维素、水烧结时被去除；
(3)将(2)中陶瓷块破碎成200目陶瓷粉后，放入球磨机内研磨成平均粒径小于10微米的陶瓷粉末，制成多功能健康陶瓷粉；
多功能健康陶瓷材料的制备方法中所说的天然无机非金属矿为蒙托石、钠长石、钾长石、高岭土、沸石中的一种或几种。
多功能健康陶瓷材料的制备方法中所说的电气石可以是铁电气石、镁电气石、锂电气石中的一种或几种。
多功能健康陶瓷材料的制备方法中所说的纳米复合耐高温抗菌材料含有纳米氧化锌、粘土、稀土、氧化硅、氧化硼、氧化镁等。纳米复合耐高温抗菌材料已由山东正元纳米材料工程有限公司生产销售。
上述所说的任何一种多功能健康陶瓷材料可用于制造具有辐射远红外线、抗菌、活化水、净化水、溶出有益人体健康的微量元素、释放负离子功能的制品。
本发明与现有技术相比有如下有益效果：
1.应用天然无机矿物材料、纳米复合耐高温抗菌材料等多种无机非金属材料备的多功能健康陶瓷材料及其制品具有辐射远红外线、抗菌、活化水、净化水、溶出有益人体健康的微量元素、释放负离子、提高植物种子发芽率等多种健康功能。
2.多功能健康陶瓷材料在半小时内可使自来水活化、净化，具有沉降重金属离子、消除有毒气体及溶出有益微量元素的功能。经测试，2.5小时内可使普通自来水的半峰宽由原来的115.33Hz降至88.63Hz，具有优异的活化水功能。
3.多功能健康陶瓷材料对金黄色葡萄球菌的24小时杀抑率达到99.99％，具有优异的抗菌功能。
4.多功能健康陶瓷材料采用无机非金属矿物作为红外功能添加剂，这些物质远比一般远红外陶瓷粉粉体材料Al2O3、ZrO2辐射性能强大。
5.多功能健康陶瓷材料中同时添加电气石和纳米复合耐高温抗菌材料，极性晶体电气石和纳米复合耐高温抗菌材料中稀土元素协同增效，使材料同时具备抗菌、辐射超强远红外、产生负离子、活化水和溶出微量元素等多种功能。
6.多功能健康陶瓷材料可使白酒醇香宜人，缩短其酿造窖藏周期，提高经济效益。
7.用多功能健康陶瓷材料处理的水培育种子，可显著提高发芽率。
8.多功能健康陶瓷材料在陶瓷、纺织、烟酒、水净化活化、环保、农业等行业具有广阔的推广应用前景。
9.生产工艺简单，造价低，效率高。
本发明的附图说明如下：
图1是陶瓷水杯坯体500倍放大后显微结构示意图；
图2是陶瓷坯体和釉层结合部250倍放大后显微结构示意图；图中1坯体，2釉层；
图3是经多功能健康陶瓷水杯活化后的自来水核磁共振效果图；
图4是未经多功能健康陶瓷水杯活化的自来水核磁共振效果图；
图5是经活化和未经活化的自来水处理蚕豆种子的发芽率比较曲线图；
图6是经活化和未经活化的自来水处理高梁种子的发芽率比较曲线图；
图7是经活化和未经活化的自来水处理绿豌豆种子的发芽率比较曲线图；
图8是经活化和未经活化的自来水处理花生种子的发芽率比较曲线图；图5、6、7、8中■表示活化水，◆表示普通水；
图9是经多功能健康陶瓷酒具盛装过的酒乙醇分子被水分子包络并形成了稳定的结构图；
图10是用普通器具盛装的酒，其中水分子和乙醇分子呈散乱的分布状态图，图9、10中●表示水分子，○表示乙醇分子；
图11是多功能健康陶瓷粉末颗粒形貌放大5000倍图。
本发明的具体实施方式如下：
实施例1 用多功能健康陶瓷材料制成的水杯具有优良活化水功能。
(1)将钠长石30克、蒙托石12克、铁电气石3克、纳米复合耐高温抗菌材料3克、石英40克、氧化铝8克、氧化锌6克及少量羧甲基纤维素、水混合，放入球磨机内研磨，制成浆料；
(2)将(1)中浆料施釉于陶瓷水杯坯体，放在烧结炉内1350℃下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷水杯。
经检测，釉的成分为(重量％)：SiO2：69.97、Al2O3：16.57、Fe2O3：0.57、Na2O：2.84、K2O：0.11、CaO：0.39、ZnO：6.75、B2O3：1.53、MgO：0.34，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。
用PHILIPS XL30扫描电镜分析陶瓷水杯坯体的500倍放大后显微结构如图1所示；陶瓷坯体和釉层结合部250倍放大后显微结构图2所示。
用上述制成的多功能健康陶瓷水杯盛装自来水2.5小时，取6ml经多功能健康陶瓷水杯盛装活化和未经活化的自来水用VARIAN UNITE PLUS 400兆波普仪检测。经活化后的自来水核磁共振效果如图3所示；未经活化的自来水核磁共振效果如图4所示。
从图3、图4可以看出经活化的自来水半峰宽为88.63Hz，而普通自来水的半峰宽为115.37Hz。据资料显示，(1)半峰宽在100Hz以下的水具有5～6个水分子缔合的小分子团结构，使水的大分子团变小，将水活化为负离子水；(2)由于水的大分子团变小，所以水的比重增大，可释放溶解在水中的有毒气体，使重金属下沉，具有净化水功能。
活化水经建材环境监测中心测试，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等有99.9％杀灭率，具有很强的抗菌功能。
活化水经中国计量科学院测试，红外辐射率达到92％，具有很强的辐射远红外线功能。
经国家无机盐质量监测中心原子分光光度仪测试，陶瓷材料溶出K、Ca、Mg、Zn、Fe等多种对人体有益的微量元素。没有任何对人体有害的元素溶出。
经国家建筑材料工业建材放射性监督检验测试中心测试，本产品内照射指数为0.2(国家规定指标≤1.0)，外照射指数为0.3(国家规定指标≤1.3)。达到国家A类产品水平。
实施例2 用多功能健康陶瓷材料处理过的自来水对植物种子发芽率的实验
用实施例1中制备的多功能健康陶瓷材料浆料注浆成球型，在烧结炉内1300℃下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷球。
经检测，多功能健康陶瓷球的成分与实施例1相同。
将多功能健康陶瓷球放入盛有自来水的筒内，静止2.5小时。取经过处理的自来水和普通自来水分别浸泡蚕豆、高梁、黄豆、玉米花生、芸豆、绿豌豆植物种子，对比种子的发芽率如下表。(单位％)
| 培养时间 | 第四天 | 第六天 | ||||
| 自来水 | 活化水 | 提高百分率/％ | 自来水 | 活化水 | 提高百分率/％ | |
| 蚕豆 | 17.5 | 30 | 12.5 | 17.5 | 30 | 12.5 |
| 玉米 | 70 | 82 | 12 | 76 | 84 | 8 |
| 黄豆 | 78 | 86 | 8 | 80 | 86 | 6 |
| 花生 | 80 | 92.5 | 7.5 | 80 | 92.5 | 7.5 |
| 芸豆 | 82 | 78 | 4 | 86 | 92 | 6 |
蚕豆种子的发芽率曲线比较图如图5所示；高梁种子的发芽率曲线比较图如图6
所示；绿豌豆种子的发芽率曲线比较图如图7所示；花生种子的发芽率曲线比较
图如图8所示。
以上结果表明：经活化水处理的大豆、玉米等其发芽率得到明显提高。研究中还发现，用负离子纤维处理的水用于绿色植物栽培，能提高植物的成活率，并缩短成熟期。将水喷洒到花卉的叶面上时，能使花卉的保鲜期延长。研究及实践证明：用经多功能健康陶瓷材料处理后的水进行处理，作物种子发芽率有极大的提高，多功能健康陶瓷材料在农业领域有很大的推广价值。实施例3 多功能健康陶瓷材料制成酒具
(1)将钾长石40克、高岭土15克、镁电气石7克、纳米复合耐高温抗菌材料1克、石英24克、氧化铝8克、氧化锌5克、少量羧甲基纤维素、水等混合，放入球磨机内研磨，制成浆料后注成块体。
(2)将(1)中制成的块体放入烧结炉内1250℃温度下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷块。
(3)将(2)中烧结好的多功能健康陶瓷块破碎成200目粉，然后在球磨机内研磨成平均粒径低于10微米的多功能健康陶瓷粉末。
(4)将粉末掺到陶瓷坯体中，经混匀后，用注浆法或旋坯法制造酒具，按照正常工艺烧结，制成陶瓷酒具。
用多功能健康陶瓷材料制成酒具盛过的酒，由于其超强远红外功能促使水分子包络乙醇结构的形成，显著的缩短了酿酒时间。
用多功能健康陶瓷材料制成酒具盛过的酒中乙醇分子可被水分子包络并形成稳定的结构，结构示意图如图9所示；而用普通器具盛装的水，其中水分子和乙醇分子呈散乱的分布状态，结构示意图如图10所示。
实施例4 用多功能健康陶瓷粉制成健康功能纺织品
(1)将钠长石20克、蒙托石5克、锂电气石15克、纳米复合耐高温抗菌材料5克、石英40克、氧化铝10克、氧化锌5克、少量羧甲基纤维素、水等混合，放入球磨机内研磨，制成浆料后注成块体。
(2)将(1)中块体在烧结炉内1200℃温度下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷块。
(3)将(2)中烧结好的多功能健康陶瓷块破碎成粒径200目粉，然后在球磨机内研磨成平均粒径10微米以下粉末。
(4)将粉末与粘接剂、柔软剂、香料等物质混合，加入分散剂后制成织物后处理液。织物在后处理液中浸泡0.5小时，经洗涤烘干后，制成具有健康功能的纺织品。
用具有健康功能的纺织品可制成具有远红外辐射、抗菌、释放负离子等养生功能服装。
用扫描电子显微镜检测，多功能健康陶瓷粉末颗粒形貌如图11所示(放大5000倍)；
经建材环境监测中心测试，(1)养生功能内衣的辐射远红外功能达到92％。(2)养生功能内衣可产生负离子200个/cm3以上。(3)养生功能内衣对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以菌圈直径可达到18mm以上，具有较强的抗菌功能。
Claims (7)
1、一种多功能健康陶瓷材料，其特征在于：其组成成分如下：(重量％)
SiO2 40-70％、 Al2O3：10.0-18.0％、 Fe2O3：0.5-2.5％、
Na2O：1.5-3.0％、 K2O： 0.1-5.5％、 CaO： 0.1-9.0％、
ZnO： 4.0-8.0％、 B2O3： 1.0-2.4％，
余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。
2、按照权利要求1所说的多功能健康陶瓷材料，其特征在于：其组成成分中还有MgO：0-4.0％，(重量％)。
3、如权利要求1或2所说的多功能健康陶瓷材料的制备方法，其特征在于：制备的工艺步骤如下：
(1)将20-50％的天然无机非金属矿、3-15％的电气石、1-5％的纳米复合耐高温抗菌材料、10-40％的石英、8-15％的氧化铝、4-10％的氧化锌、羧甲基纤维素、水依次放入球磨机中球磨，过325目筛，制成浆料；
(2)将(1)中浆料注浆成块体、球型或施釉于陶瓷坯体，在烧结炉内1200-1350℃下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷块、陶瓷球、陶瓷杯、陶瓷板、陶瓷管等陶瓷制品，其中的羧甲基纤维素、水烧结时被去除；
(3)将(2)中陶瓷块破碎成200目陶瓷粉后，放入球磨机内研磨成平均粒径小于10微米的陶瓷粉末，制成多功能健康陶瓷粉；
4、按照权利要求3所说的多功能健康陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所说的天然无机非金属矿为蒙托石、钠长石、钾长石、高岭土、沸石中的一种或几种。
5、按照权利要求3所说的多功能健康陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所说的电气石可以是铁电气石、镁电气石、锂电气石中的一种或几种。
6、按照权利要求3所说的多功能健康陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所说的纳米复合耐高温抗菌材料含有纳米氧化锌、粘土、稀土、氧化硅、氧化硼、氧化镁等。
7、如权利要求1至6中所说的任意一种多功能健康陶瓷材料可用于制造具有辐射远红外线、抗菌、活化水、净化水、溶出有益人体健康的微量元素、释放负离子功能的制品。
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