一種高吸附性能的陶瓷組合物及其製備方法與流程

2024-02-28 20:59:15 2

本發明涉及複合陶瓷材料
技術領域：
，尤其涉及一種高吸附性能的陶瓷組合物及其製備方法。
背景技術：
：電氣石是以含硼為特徵的鋁、鐵、鈉、鎂、鋰的環狀結構矽酸鹽礦物，呈黑色或灰黑色，粗針狀、束狀或放射狀結構。電氣石具有特殊的熱電性和壓電性，有很高的遠紅外輻射和負離子釋放能力，並含有多種對人體健康有益的微量元素，廣泛應用在飲用水活性化、空氣淨化、汙水處理、陶瓷、建材、日用化工、電子、紡織、保健用品、美容化妝品等領域。竹炭具有豐富的蜂窩狀微孔結構，這種微孔結構使竹炭具有龐大的比表面積，呈現異常優異的吸附能力，有吸附、過濾、抑菌、蓄熱、調溼作用。竹炭含有人體需要的鈣、鉀、鈉、鎂等礦物質，還有電磁屏蔽、輻射遠紅外線、產生負離子、增加水質鹼性等特殊功效，可用於吸潮除臭、消毒殺菌、改善居住環境。石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是目前世上最薄卻最堅硬的納米材料，具有獨特的物理化學性質。石墨烯與有機汙染物之間可形成非常強的絡合能力，從而對有機汙染物有很強的吸附能力。半導體二氧化鈦的光化學性能已使其可用於許多領域，如空氣、水和流體的淨化。以碳或其他雜原子摻雜的光催化劑也可用於具有散射光源的密封空間或區域。用於建築、人行石板、混凝土牆或屋頂瓦上的塗料中時，它們可以明顯增加對空氣中汙染物如氮氧化物、芳烴和醛類的分解。二氧化鈦可製作成光催化劑，淨化空氣，消除車輛排放物中25％到45％的氮氧化物，可用於治理pm2.5懸浮顆粒物過高的空氣汙染。電氣石、石墨烯、二氧化鈦和竹炭具有獨特的吸附性能和環境淨化功能，將其組合製成複合陶瓷材料，使它既有一定的機械強度又有良好的吸附性能和環境淨化功能，可以廣泛應用在炊具、餐具、茶具、食物容器、裝飾工藝品和建築裝飾材料等領域，能夠極大地提高了陶瓷行業產品的科技含量和經濟價值。經查詢，目前在國內外已經有企業利用竹炭為添加材料製造各種竹炭陶瓷材料，但是在原料配方和製造工藝方面還有一定的局限性，影響了應用的效果。例如：專利「竹基遠紅外複合材料及其製造方法」(公開號cn101333106a)，權利要求書提出原料配比為竹炭50～95％；電氣石0.5～30％；粘土1～10％；麥飯石0.5～20％；燒制工藝為氮氣保護500～2000℃，1～5小時。專利「竹炭-電氣石遠紅外複合材料及其製造方法」(公開號cn101486561a)，權利要求書提出原料配比為竹炭40～50％；電氣石40～60％；燒制工藝為電氣石在500～700℃煅燒1～3小時，在真空環境下850～1000℃，1～5小時。專利「一種竹炭符合吸附劑及其製備方法」(公開號cn101632916a)，權利要求書提出原料配比為竹炭20-90份；負離子礦物材料1-50份，硅藻土2-25份，粘接劑5-30份；燒制工藝為密封100-1300℃，1-2小時。專利「一種竹炭紫砂珠的製作方法」(公開號cn101311137a)，權利要求書提出原料配比為竹炭10～30％；紫砂泥60～80％,原礦土10％；燒制工藝為1000～1180℃。專利「竹炭保健陶瓷磚的製造方法」(公開號cn101696117a)，權利要求書提出原料配比為竹炭1份，陶瓷土1～3份；燒制工藝為坯體700～1250℃,冷卻後上釉製品700～1250℃。專利「一種高吸附性能的電氣石竹炭陶瓷及製備方法」(公開號cn103496945a)公開了一種以高溫微晶竹炭粉、電氣石晶體微粒為主要原料，粘土為輔料，經混合、成型、乾燥和煅燒工藝製得，各組份的重量百分比為：竹炭粉10％～80％，電氣石晶體微粒10～80％，粘土10～80％。但是，這些專利公開的陶瓷組合物，其吸附性能還有待提高，縮小了其應用領域。技術實現要素：本發明的目的是為克服現有技術的不足，提供一種高吸附性能的陶瓷組合物及其製備方法。所述高吸附性能的陶瓷組合物對汙染物的吸附能力顯著提高，能有效地吸附甲醛、苯等有害氣體，淨化空氣品質，並且製備方法簡單，適宜工業化生產。所述高吸附性能是指相對於一般的吸附陶瓷材料，其吸附性能提高30-50％。為達到此發明目的，本發明採用以下技術方案：一種高吸附性能的陶瓷組合物，按重量百分比由如下原料製備得到：作為優選的技術方案，本發明提供了一種高吸附性能的陶瓷組合物，按重量百分比由如下原料製備得到：本發明的陶瓷組合物中鐵沸石的重量百分比為9.3％-74.5％，如10％、20％、25％、35％、40％、55％、60％或70％，優選為20％-60％；竹炭粉的重量百分比為0.2％-0.5％，如0.25％、0.3％、0.35％、0.4％或0.45％，優選為0.3％-0.5％；發泡劑的重量百分比為0.5％-5％，如0.7％、0.9％、1.0％、2.0％、2.5％、3.0％、4.0％或4.5％，優選為2％-4％；電氣石晶體微粒呃重量百分比為10％-80％，如15％、25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或75％，優選為15％-60％；粘土的重量百分比為10％-80％，如15％、25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或75％，優選為15％-50％。所述的高溫微晶竹炭粉為由竹炭經1200℃以上高溫燒制，改變了微晶體的排列，形成的結晶化竹炭粉。竹炭粉平均粒徑為30μm～100μm，如40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm。所述的電氣石材料為高純電氣石原礦，電氣石結晶度≥95％，動態負離子數值≥500ions/cm3、波長4μm～14μm的遠紅外線輻射率≥90％。電氣石粉平均粒徑為10μm～50μm，如15μm、20μm、25μm、30μm、40μm或45μm。所述的粘土可選自：高嶺土、膨潤土、漂白土或普通粘土中的任一種或至少兩種的混合物。所述的發泡劑粒徑為0.5μm～20μm，如1μm、5μm、8μm、10μm、15μm或18μm。優選地，所述發泡劑選自碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸氫鈉中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合如碳酸鈣與碳酸鎂，碳酸鈣與碳酸氫鈉，碳酸鈣、碳酸鎂與碳酸氫鈉。發泡劑半導體材料由於其自身的許多優良品質目前被廣泛應用於光催化領域，其能夠利用太陽光中紫外光的照射將有毒有害的物質分解，並且由於其自身具有潤溼性，可以達到自我清潔的目的。上述高吸附性能的陶瓷組合物的製備方法，包括如下步驟：(1)將鐵沸石、竹炭粉、發泡劑、電氣石晶體微粒和粘土按比例攪拌混合，研磨成泥料；(2)將泥料置於真空煉泥機中煉泥兩次以上，再放置24小時以上自然陳腐；(3)將經過自然陳腐的泥料放入成型設備造型，得到成型坯料；(4)將成型坯料自然風乾，或置於烘箱在80～100℃的溫度條件下烘乾；(5)將乾燥的坯料置於窯爐中，在還原氣氛緩慢升溫至600～800℃煅燒，保溫30～50分鐘；(6)將上述煅燒物自然冷卻至室溫，製得電氣石竹炭陶瓷。與現有技術相比，本發明的有益效果為：1、本發明的陶瓷組合物吸附性好，能有效地吸附甲醛、苯等有害氣體，淨化空氣品質，並且製備方法簡單，適宜工業化生產；2、本發明的陶瓷組合物其燒成收縮率低，抗折強度大；3、本發明的陶瓷組合物結晶化竹炭微粒鑲嵌在陶土基體中，保留原有竹炭材料以中孔為主的孔隙結構和類石墨化晶體結構；附圖說明圖1為本發明的陶瓷組合物的製備方法流程框圖。具體實施方式實施例1：按重量百分比配置原料：結晶化鐵沸石9.3％、竹炭粉0.2％、發泡劑0.5％、電氣石晶體微粒50％、粘土40％。本實施方式使用的結晶化鐵沸石經1200℃以上高溫燒制，鐵沸石平均粒徑為30μm～100μm。使用的電氣石粉為高純電氣石原礦晶體，電氣石結晶度≥95％，動態負離子數值≥500ions/cm3、波長4μm～14μm的遠紅外線輻射率≥90％。電氣石粉平均粒徑為10μm～50μm。經混合、成型、乾燥，在還原氣氛緩慢升溫至600～800℃煅燒，製得陶瓷材料。所述發泡劑選自碳酸鈣。實施例2：按重量百分比配置原料：結晶化鐵沸石74％、竹炭粉0.5％、發泡劑5％、電氣石晶體微粒10％、粘土10.5％。本實施方式使用的結晶化鐵沸石經1200℃以上高溫燒制，鐵沸石平均粒徑為30μm～100μm。使用的電氣石粉為高純電氣石原礦晶體，電氣石結晶度≥95％，動態負離子數值≥500ions/cm3、波長4μm～14μm的遠紅外線輻射率≥90％。電氣石粉平均粒徑為10μm～50μm。經混合、成型、乾燥，在還原氣氛緩慢升溫至600～800℃煅燒，製得陶瓷材料。所述發泡劑選自碳酸鎂。實施例3：按重量百分比配置原料：結晶化鐵沸石25％、竹炭粉0.3％、發泡劑3％、電氣石晶體微粒31.7％、粘土40％。本實施方式使用的結晶化鐵沸石經1200℃以上高溫燒制，鐵沸石平均粒徑為30μm～100μm。使用的電氣石粉為高純電氣石原礦晶體，電氣石結晶度≥95％，動態負離子數值≥500ions/cm3、波長4μm～14μm的遠紅外線輻射率≥90％。電氣石粉平均粒徑為10μm～50μm。經混合、成型、乾燥，在還原氣氛緩慢升溫至600～800℃煅燒，製得陶瓷材料。所述發泡劑選自碳酸氫鈉。實施例4：按重量百分比配置原料：結晶化鐵沸石40％、竹炭粉0.4％、發泡劑2.5％、電氣石晶體微粒20％、粘土37.1％。本實施方式使用的結晶化鐵沸石經1200℃以上高溫燒制，鐵沸石平均粒徑為30μm～100μm。使用的電氣石粉為高純電氣石原礦晶體，電氣石結晶度≥95％，動態負離子數值≥500ions/cm3、波長4μm～14μm的遠紅外線輻射率≥90％。電氣石粉平均粒徑為10μm～50μm。經混合、成型、乾燥，在還原氣氛緩慢升溫至600～800℃煅燒，製得裝飾工藝品。所述發泡劑選自碳酸鈣、碳酸鎂與碳酸氫鈉的混合物。吸附試驗：用面積相同並同時裝修完的甲、乙兩間臥室進行試驗，甲臥室測得空氣中有害物質的含量為：乙臥室測得的空氣中有害物質的含量為：汙染物含量(mg/m3)游離甲醛0.18苯0.10氨0.23tvoc0.60將甲乙兩間臥室的門窗關閉，分別向甲乙兩間臥室中放入實施例4和cn103496945a實施例4在相同條件下製得的陶瓷，經過15天後重新測得甲乙兩間臥室空氣中有害物質如下：甲臥室測得的空氣中有害物質的含量為：汙染物含量(mg/m3)游離甲醛0.10苯0.06氨0.15tvoc0.35乙臥室測得的空氣中有害物質的含量為：汙染物含量(mg/m3)游離甲醛0.09苯0.09氨0.20tvoc0.55經過對比前後測得的空氣裡有害物質的含量，說明本發明的陶瓷組合物具有更強的汙染物吸附能力。申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明並不局限於上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。當前第1頁12