一种光致变色保健陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10~15%氧化锌、0.4~0.5%碳酸钡、0.3~0.4%滑石粉、58~65%硼砂、10~12%氧化硅、12~20%氧化硼及5~8%功能剂混合得混合粉末，加入氧化铝球磨球和蒸馏水，球磨；再加入电气石和堇青石，继续球磨，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇青石分别占混合粉末质量的3~8%和1~5%；步骤B，浸渍釉浆，再一次烧成；步骤C，喷涂釉浆，再二次烧成得保健陶瓷。和现有陶瓷相比，本发明专利技术制造的陶瓷配料科学，制备合理，性能稳定，而且不含有铅镉等剧毒物质，同时还具有均匀的持久的光谱的抗菌特性以、光致变色以及防辐射功能，进一步拓宽了陶瓷的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了陶瓷
，特别是涉及了一种光致变色保健陶瓷及其制备方法。
技术介绍
细菌，霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大危害，影响人们的健康甚至危及生命，带来了重大的经济损失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人们的关注，抗菌制品的需求将构成巨大的市场。在室内装修过程中使用的装潢材料挥发出来的苯、甲醛、酮、氨等刺激性气体以及日常生活中剩菜剩饭酸臭味，香烟等对人体有害的异味，用富含负离子的材料，其释放的空气负离子都能有效地加以消除，达到净化空气的目的，并对金葡萄球菌、大肠杆菌、念珠菌及霉菌等有很好的抑制作用。墙砖，无论家居室内装饰，或是用于工业生产或公共场所，在满足外观实用之余，如何使其具备更多关乎人们健康保障方面的功能，也是业界科研工作者顺应时代潮流和生活风向标而做出的思考。在现有墙砖等建筑装饰材料中，目前也鲜有报道关于均匀性较好的稳定的抗菌功能的陶瓷砖，若简单的添加抗菌剂，由于高温熔制工艺，使得抗菌稳定性减弱，甚至可能失去抗菌效果。现有的陶瓷材料一般是单一功能的产品，功能如抗菌、防静电、夜光、光致变色、净化空气等等，即一种产品不具备多项功能，这极大限制了其应用范围，虽然也有采用两种功能剂进行搭配，但效果仍不理想，还有待进一步提高。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种光致变色保健陶瓷及其制备方法。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10~15%氧化锌、0.4~0.5%碳酸钡、0.3~0.4%滑石粉、58~65%硼砂、10~12%氧化硅、12~20%氧化硼及5~8%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水的球磨罐中，将球磨罐固定于高速振动球磨机上，并进行转动和球磨；再加入电气石和堇青石，继续转动和球磨，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇青石分别占混合粉末质量的3~8%和1~5%；步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理，至少循环1次；然后进行300~500℃的一次烧结；步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面；然后进行700~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷。其中，所述氧化铝球磨球与蒸馏水的质量比为1:2。在本专利技术中，所述功能剂可以通过如下方法制得：（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得石墨烯量子点（GQDs）悬浮液；100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照30~60min，激光辐照功率为0.5~2W；备用；（2）超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2~3:1），超声搅拌10~20min；逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；（3）取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸铈水溶液，30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液，GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1~0.2:0.2~0.4；继续超声搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声搅拌，边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼，在30~40℃下还原反应0.5~1h；之后，再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼，在85℃下还原反应30~48h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；（4）将0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比3~5:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:1~3），调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应30~60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:1~5；10~100W超声60~120min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~8次（抽真空时间为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.3~0.6Mpa，保压20~30min），得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；（6）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭分散于100~200ml超纯水中，超声搅拌2~3h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量比为4~8:1~5:3~8；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~5次（抽真空时间为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.3~0.6Mpa，保压20~30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离该基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。在本专利技术中，所述功能剂还可以通过如下方法制得：（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致变色保健陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10~15%氧化锌、0.4~0.5%碳酸钡、0.3~0.4%滑石粉、58~65%硼砂、10~12%氧化硅、12~20%氧化硼及5~8%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水的球磨罐中，将球磨罐固定于高速振动球磨机上，并进行转动和球磨；再加入电气石和堇青石，继续转动和球磨，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇青石分别占混合粉末质量的3~8%和1~5%；步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理，至少循环1次；然后进行300~500℃的一次烧结；步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面；然后进行700~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷；其中，所述功能剂包括光致变色复合物、纳米竹炭和GOQs/Ag2O/Ag‑Zn‑Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。

【技术特征摘要】
1.一种光致变色保健陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10~15%氧化锌、0.4~0.5%碳酸钡、0.3~0.4%滑石粉、58~65%硼砂、10~12%氧化硅、12~20%氧化硼及5~8%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水的球磨罐中，将球磨罐固定于高速振动球磨机上，并进行转动和球磨；再加入电气石和堇青石，继续转动和球磨，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇青石分别占混合粉末质量的3~8%和1~5%；步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理，至少循环1次；然后进行300~500℃的一次烧结；步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面；然后进行700~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷；其中，所述功能剂包括光致变色复合物、纳米竹炭和GOQs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。2.根据权利要求1所述的光致变色保健陶瓷的制备方法，所述功能剂的制备方法如下：（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得GQDs悬浮液；100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照30~60min，激光辐照功率为0.5~2W；备用；（2）超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液，超声搅拌10~20min；逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；（3）取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸铈水溶液，30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液；继续超声搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声搅拌，边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼，在30~40℃下还原反应0.5~1h；之后，再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼，在85℃下还原反应30~48h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；（4）将0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比3~5:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯，调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应30~60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中；10~100W超声60~120min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~8次，得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；（6）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭分散于100~200ml超纯水中，超声搅拌2~3h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量比为4~8:1~5:3~8；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~5次，然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离该基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。3.根据权利要求2所述的光致变色保健陶瓷的制备方法，其特征在于，所述三维海绵状石墨烯制备方法如下：将3g石墨粉，1gNaNO3在冰水浴中与250ml98%浓硫酸混合均匀，缓慢加入6gKMnO4；然后升温至在35℃，搅拌40min后，加入95ml去离子水，升温至98℃反应20min；再加入270ml水稀释，并用5ml30％H2O2中和多余KMnO4，混合溶液的颜色为棕黄色，趁热过滤，用去离子水反复洗涤至中性，超声分散得到GO；取200ml质量分数为5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直径25cm，高2cm的圆盘状反应皿中，加入抗坏血酸(VC)0.5g搅拌使其充分混合；然后密闭反应皿并置于80℃水热反应15h，反应皿中的氧化石墨烯自发收缩交联成三维海绵结构，冷冻干燥，得到柔性的三维海绵状石墨烯。4.一种光致变色保健陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：步骤A，制备釉浆：按质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦浩，
申请(专利权)人：佛山市高明区明城镇新能源新材料产业技术创新中心，
类型：发明
国别省市：广东;44