一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法

2023-12-06 06:14:36 2

專利名稱：一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法
技術領域：
本發明屬搪瓷表面塗層的製備領域，特別是涉及一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層 的製備方法。
背景技術：
自1768年人們發現電氣石具有負離子效應以來，電氣石已廣泛用於汙染物降解、殺 菌和環境保護等。電氣石不僅能激發空氣產生負離子，起到淨化空氣的作用，而且因其具 有熱電性，隨著溫度的變化，可以產生遠紅外波段的電磁輻射，紅外輻射可以使人體產生 熱效應和共振吸收效應，對人體有保健效應。
鋼板搪瓷已廣泛用於建築物的內外裝飾、地鐵車站的裝飾、地下隧道的裝飾，以及搪 瓷熱水器和搪瓷容器等，而具有負離子效應的搪瓷不僅可以起到保護和裝飾作用，還可以 起到淨化空氣的效果，有利於環境清潔和環境保護。並對人體起到保健效果，從而優化人 的生存環境。
溶膠-凝膠工藝製備二氧化矽薄膜膠體，目前工藝成熟，操作簡便，利用這種方法將電 氣石塗覆到鋼板搪瓷上具有結合緊密，強度高，工藝簡單成本低等優點。至今還未見有關 利用溶膠-凝膠工藝將電氣石負載到二氧化矽薄膜膠體上製備具有負離子效應搪瓷塗層的 報導。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法， 本發明的具有負離子效應的搪瓷表面塗層材料結合強度高，在一定的條件下，可以釋放負 離子，具有淨化空氣的效果，該製備工藝具有操作簡便，生產成本低等特點。
本發明的一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括
(1) 將搪瓷基板用去離子水清洗30min後，置於80度下烘箱烘乾；
(2) 溶膠的製備，按Si(OC2Hs)4 : C2H5OH : H20 : HC1 : DMF的摩爾比1~3 : 2~6 : 3~9 : 0.1~0.5混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1小時後，加入DMF和電氣石，控 制摩爾比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20 : HC1 : DMF=1~3 : 2~6 : 3~9 : 0.1~0.5 : 1~3，電氣石的重量百分比為1~6%， PH值0.8 2之間，繼續攪拌1—2小時，使TEOS
(Si(OC2H5)4)完全水解，形成溶膠；
(3) 溶膠在室溫下陳化8~12天，在完全凝膠化之前；
(4) 採用浸塗法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在負載電氣石的所述溶膠中， 一分鐘後， 以0.5cm/s速度垂直提拉，負載電氣石的二氧化矽膠體溶液均勻地塗覆在搪瓷基板的表面， 然後在60—8(TC烘乾50分鐘，在500—600。C燒結l一2小時，保溫，冷卻，製成具有 負離子效應的搪瓷基板；
(5) 重複步驟(4)程序可以製得多層負載電氣石的二氧化矽塗層的搪瓷基板。所述步驟(2)和(3)中的摩爾百分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1,電氣石的重量百分比為2.5%， PH值為1，水解後的形成的溶膠在室 溫下陳化9天；
所述步驟(2)和(3)中的摩爾百分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，電氣石的重量百分比為5%， PH值為1.5，水解後的形成的溶膠在室溫 下陳化10天；
所述步驟(1)和(5)中的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要經過特殊處理，板的尺寸
可以是任意的。
本發明是利用電氣石的二氧化矽薄膜在一定條件下，由於電氣石礦物的特點是具有壓 電性，在溫度、壓力變化的情況下，能引起電氣石晶體的電勢差，使周圍的空氣發生電離， 被擊中的電子附著於鄰近的水和氧分子並使它轉化為空氣負離子，發生的負離子在空氣中 移動，將負電荷輸送給細菌、灰塵、煙霧微粒以及水滴等，電荷與這些微粒相結合，能達 到淨化空氣的目的。因此，電氣石是一種很好的環境功能材料，用於室內塗料和家俱、電 器等的塗層材料，可產生負離子、淨化室內空氣。此外，因其熱電性，隨著溫度的變化， 礦物結晶體兩端可產生電壓，其極性離子在平衡位置振動而引起偶極距變化產生遠紅外波 段的電磁輻射，紅外輻射可使人體產生熱效應和共振吸收效應，對人體有保健作用，二氧 化矽自身對人體無毒無害、耐鹼耐酸，是環境友好材料。
本發明製備的負離子效應搪瓷材料可使得空氣中負離子平均濃度達到559個/cm 最高 值可達3100個/cm3 。而一般空氣中負離子濃度僅為幾個到幾十個每立方釐米。 有益效果
(1) 本發明的具有負離子效應的搪瓷表面塗層材料具有優良的化學穩定性和防護性，可 產生負離子、淨化室內空氣，產生的遠紅外波段的電磁輻射對人體有保健作用；
(2) 該製備工藝要求簡單，採用的溶膠凝膠法成本低，不需要特殊的塗覆設備。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而 不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定 的範圍。
實施例1
(1) 將普通搪瓷板用去離子水清洗30min，置於80°C下烘箱烘乾；
(2) 溶膠的製備，將Si(OC2H5)4， C2H5OH, H20，按l: 2: 3摩爾比混和，加入摩爾 比0.1HCL，室溫下用磁力攪拌儀攪拌l小時後，加入DMF，電氣石，控制成分的摩爾百 分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1，電氣石的重 量百分比為2.5%，控制PH值為1，繼續攪拌2小時，使TEOS完全水解，形成溶膠；
(3) 水解後的形成的溶膠在室溫下陳化9天，在完全凝膠化之前，溶液粘度達到最 佳塗膜時間；
(4) 採用浸塗法，將步驟(1)處理好的搪瓷基板浸在負載電氣石的二氧化矽膠體溶 液中， 一分鐘後，以0.5cm/s速度垂直提拉，負載電氣石的二氧化矽膠體溶液均勻地塗覆 在搪瓷基板的表面，然後在75°0烘乾50分鐘，在60(fC燒結1小時，保溫，冷卻，製成 具有負離子效應的搪瓷基板。
採用日本ANDES公司生產的ITC-201B空氣負離子測定儀測得搪瓷板周圍空氣負離子 平均密度為559個/cm氣最高值可達2900個/cm3 。而一般空氣中負離子濃度僅為幾個到幾 十個每立方釐米。
實施例2
(1) 將普通搪瓷板用去離子水清洗30 min，置於80°C下烘箱烘乾；
(2) 溶膠的製備，將Si(OC2H5)4， C2H5OH， H20,按l: 2: 3摩爾比混和，加入摩爾 比0,2HCL，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1小時後，加入DMF，電氣石，控制成分的摩爾百 分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF-2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，電氣石的重量 百分比為5%，控制PH值為1.5,繼續攪拌2小時，使TEOS完全水解，形成溶膠；
(3) 水解後的形成的溶膠在室溫下陳化10天，在完全凝膠化之前，溶液粘度達到最 佳塗膜時間；
(4) 採用浸塗法，將步驟(1)處理好的搪瓷基板浸在負載電氣石的二氧化矽膠體溶 液中， 一分鐘後，以0.5cm/s速度垂直提拉，負載電氣石的二氧化矽膠體溶液均勻地塗覆 在搪瓷基板的表面，然後在75t烘乾50分鐘，在60(TC燒結l小時，保溫，冷卻，制 成具有負離子效應的搪瓷基板。
採用日本ANDES公司生產的ITC-201B空氣負離子測定儀測得搪瓷板周圍空氣負離子 平均密度為625個/cm 最高值可達3100個/cm3 。而一般空氣中負離子濃度僅為幾個到幾 十個每立方釐米。
權利要求
1.一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括(1)將搪瓷基板用去離子水清洗30min後，置於80度下烘箱烘乾；(2)溶膠的製備，按Si(OC2H5)4C2H5OHH2OHClDMF的摩爾比1～32～63～90.1～0.5混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1小時後，加入DMF和電氣石，控制摩爾比為Si(OC2H5)4C2H5OHH2OHClDMF＝1～32～63～90.1～0.51～3，電氣石的重量百分比為1～6％，PH值0.8～2之間，繼續攪拌1—2小時，使Si(OC2H5)4完全水解，形成溶膠；(3)溶膠在室溫下陳化8～12天，在完全凝膠化之前；(4)採用浸塗法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在負載電氣石的所述溶膠中，一分鐘後，以0.5cm/s速度垂直提拉，負載電氣石的二氧化矽膠體溶液均勻地塗覆在搪瓷基板的表面，然後在60—80℃烘乾50分鐘，在500—600℃燒結1—2小時，保溫，冷卻，製成具有負離子效應的搪瓷基板；(5)重複步驟(4)程序可以製得多層負載電氣石的二氧化矽塗層的搪瓷基板。
2. 根據權利要求1所述的具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括:所述步驟(2) 和(3)中的摩爾百分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1，電氣石的重量百分比為2.5%， PH值為1，水解後的形成的溶膠在室溫下陳化9天。
3. 根據權利要求1所述的具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括:所述步驟(2) 和(3)中的摩爾百分比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，電氣石的重量百分比為5%， PH值為1.5，水解後的形成的溶膠在室溫下陳化10天。
4. 根據權利要求1所述的具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括所述步驟(l) 和(5)中的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要經過特殊處理，板的尺寸可以是任意的。
全文摘要
本發明涉及一種具有負離子效應的搪瓷表面塗層的製備方法，包括(1)將搪瓷板用去離子水清洗30min後，置於烘箱烘乾；(2)溶膠的製備，將Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O、HCl和DMF混和，並攪拌，加入DMF和電氣石，控制摩爾比為Si(OC2H5)4∶C2H5OH∶H2O∶HCl∶DMF＝1～3∶2～6∶3～9∶0.1～0.5∶1～3，電氣石的重量百分比為1～6％，調節pH值並攪拌，形成溶膠；(3)將溶膠在室溫下陳化8～12天；(4)將搪瓷板浸在膠體溶液中，製成具有負離子效應的搪瓷基板。本發明的具有負離子效應的搪瓷表面塗層材料結合強度高，可以釋放負離子，具有淨化空氣的效果，該製備工藝操作簡便，生產成本低。
文檔編號C23D5/00GK101372744SQ20081020096
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月9日 優先權日2008年10月9日
發明者真 呂, 瑛 王, 鋼 王, 童麗萍, 東 羅, 蔣偉忠, 錢惠春 申請人:東華大學