硅藻土基环保内墙砖釉料及利用该釉料制备的内墙砖

摘要

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种硅藻土基环保内墙砖釉料，还涉及到利用该釉料制备的内墙砖及制备方法，该硅藻土基环保内墙砖釉料所用各原料及其重量比为：硅藻土∶纳米TiO2/电气石复合材料∶烧结助剂∶陶瓷颜料∶分散剂∶水=40～92∶6～40∶2～15∶0～8∶0.1～4∶60～250。本发明环保内墙砖釉料中还引入功能性原料纳米TiO2/电气石复合材料，对室内各种装饰装修材料、家具等释放的甲醛、氨、苯、VOC等有毒、有害气体具有明显的祛除，还具有释放负离子、抗菌等多种功能。

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种硅藻土基环保内墙砖釉料，还涉及到利用该釉料制备的内墙砖及制备方法。

背景技术

随着工业化和城市化的发展，如今全球范围内的环境污染变得越来越严重，尤其是室内空气的污染令人担忧。各种有机装修装饰材料、家具、现代办公用具和家用电器等，不断地释放出如甲醛、苯、苯并芘和氨气等致病致癌物质，据检测，室内空气污染的程度是室外的5～20倍，而城镇居民90%以上的时间是在室内渡过的。因此，人们的身体健康乃至生命，受到了前所未有的危害，致使人们越来越认识到，关注环境空气质量，就是关注健康和生命。

内墙砖是家装中不可缺少的部分，直接关系人们的健康，针对环保内墙砖釉料及利用该釉料制备的内墙砖，研究人员虽已进行了不少尝试，但至今仍没有效果理想的产品供消费者选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保性能好的的硅藻土基环保内墙砖釉料及利用该釉料制备的内墙砖。

本发明采用以下技术方案： 

硅藻土基环保内墙砖釉料，所用各原料及其重量比为：硅藻土：纳米TiO₂/电气石复合材料：烧结助剂：陶瓷颜料：分散剂：水= 40～92：6～40：2～15：0～8：0.1～4：60～250。

所述烧结助剂为高岭土、铝矾土、长石、石英、碳酸钙中的一种或几种；所述分散剂为聚羧酸钠、偏硅酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸纳、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种。

所述纳米TiO₂/电气石复合材料的制备方法为：在冰水浴下，将电气石与蒸馏水按1: 30重量比混合，同时滴加2.9mol/L 的TiCl₄溶液至[Ti]⁴⁺初始浓度为0.07～0.26 mol/L；继续滴加1.5mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸以体积比为10: 1配成的混合液，加至溶液中[Ti]⁴⁺: [SO₄]^2-_摩尔比=1：1～5；搅匀后升温至25～95℃，升温同时用氨水中和溶液至pH值为3.5～6.3，反应0.5～3h；然后过滤、蒸馏水清洗滤饼，至滤液用0.1mol/L的硝酸银溶液滴加后无沉淀，乙醇清洗后过滤，滤饼干燥即得纳米TiO₂/电气石复合材料。

硅藻土基环保内墙砖釉料的制备方法，包括以下步骤：按比例称取各原料混入球磨机中湿法球磨至D₅₀=2.0～16μm，过80～120目筛后制成浆状釉料。

硅藻土基环保内墙砖，由坯体和釉料煅烧而成，釉料所用各原料及其重量比为：硅藻土：纳米TiO₂/电气石复合材料：烧结助剂：陶瓷颜料：分散剂：水= 40～92：6～40：2～15：0～8：0.1～4：60～250；坯体所用原料及其重量比为：硅藻土：填料：分散剂：粘结剂：成孔剂：水= 60～95：5～40：0.1～4：0.1～5：0～45：50～200。

所述坯体所用的原料中，填料为高岭土、铝矾土、粉煤灰、火山灰、长石、石英、碳酸钙、滑石中的一种或几种；分散剂为聚羧酸钠、偏硅酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸纳、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种；粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、羧甲基纤维素中的一种；成孔剂为锯末、煤粉、可溶性淀粉、聚苯乙烯、硬脂酸中的一种或两种。

所述釉料所用的原料中，烧结助剂为高岭土、铝矾土、长石、石英、碳酸钙中的一种或几种；所述分散剂为聚羧酸钠、偏硅酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸纳、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种。

所述釉料所用原料纳米TiO₂/电气石复合材料的制备方法为：在冰水浴下，将电气石与蒸馏水按1:30重量比混合，同时滴加2.9mol/L 的TiCl₄溶液至[Ti]⁴⁺初始浓度为0.07～0.26 mol/L；继续滴加1.5mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸以体积比为10:1配成的混合液，加至溶液中[Ti]⁴⁺: [SO₄]^2-_摩尔比=1：1～5；搅匀后升温至25～95℃，升温同时用氨水中和溶液至pH值为3.5～6.3，反应0.5～3h；然后过滤、蒸馏水清洗滤饼，至滤液用0.1mol/L的硝酸银溶液滴加后无沉淀，乙醇清洗后过滤，滤饼干燥即得纳米TiO₂/电气石复合材料。

硅藻土基环保内墙砖的制备方法：（1）制备坯体，按比例取坯体的各原料，将各原料混合，研磨至D₅₀=2.5～25μm，过筛60目筛、除铁、造粒，20～120MPa压力下成型，950～1150℃煅烧1～4h，得硅藻土基环保内墙砖坯体；（2）制备釉料，按比例称取釉料的各原料，混入球磨机中湿法球磨至D₅₀=2.0～16μm，过80目筛后除铁，制成浆状釉料；（3）将釉料采用淋釉或喷涂方式施于坯体的表面，烘干或自然阴干后，经620～950℃煅烧1～4h，即得硅藻土基环保内墙砖。

陶瓷颜料可以根据内墙砖颜色的需求选择常规的颜料，例如大火深绿、钒锡黄、锆铁红、深草绿、天蓝、铬锡紫、银灰等多种陶瓷颜料。

本发明的硅藻土基环保内墙砖釉料及利用该釉料制备的内墙砖，由于釉料及坯体中的硅藻土是独特的硅藻壳体结构，使材料本身具有较多的原始孔洞及骨料堆积所形成的微小孔隙，材料具有接触面积大，吸附性能好的特点，同时具有调湿、吸音、阻燃、保温等多种功能。

本发明环保内墙砖釉料中还引入功能性原料纳米TiO₂/电气石复合材料，该复合材料通过水解沉淀法将纳米TiO₂包覆在电气石的表面，将电气石的天然电极性、释放负离子和净化环境等多种有利于人体健康的功能，与纳米TiO₂的光催化活性有机结合，使釉料层及利用该釉料制备的内墙砖具有净化室内空气，对室内各种装饰装修材料、家具等释放的甲醛、氨、苯、VOC等有毒、有害气体具有明显的祛除，还具有释放负离子、抗菌等多种功能。本发明的硅藻土基环保内墙砖釉料及利用该釉料制备的内墙砖可集调湿、隔热、抗菌、释放负离子、吸音、保温、净化空气及阻燃等功能于一体。

具体实施方式

实施例1：

硅藻土基环保内墙砖，坯体的原料为：硅藻土850 g、高岭土60、石英50 g、铝矾土40、六偏磷酸钠25g、聚乙烯醇15 g、水1000g；制备时将各原料混合，研磨至D₅₀=6.8μm，过筛60目筛后除铁，造粒，45MPa下成型，1030℃煅烧2h，即得硅藻土基环保内墙砖坯体。

硅藻土基环保内墙砖，釉料的原料为：硅藻土75g、纳米TiO₂/电气石复合材料16g，长石5g、高岭土4g，偏硅酸钠3g、水120g，将各原料加入研磨机内研磨至D₅₀=4.8μm，过80目筛后为浆状釉料。将制备的釉料淋于坯体表面，45℃烘干24h，820℃煅烧2h，即得硅藻土基环保内墙砖。

纳米TiO₂/电气石复合材料的制备方法为：在冰水浴下，将电气石与蒸馏水按1: 30重量比混合，同时滴加2.9mol/L 的TiCl₄溶液至[Ti]⁴⁺初始浓度为0.07mol/L；继续滴加1.5mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸以体积比为10:1配成的混合液，加至溶液中[Ti]⁴⁺: [SO₄]^2-_摩尔比=1：3；搅匀后升温至75℃，升温同时用氨水中和溶液至pH值为6.3，反应3h；然后过滤、蒸馏水清洗滤饼，至滤液用0.1mol/L的硝酸银溶液滴加后无沉淀，再用乙醇清洗一遍后过滤，滤饼经微波干燥，即得纳米TiO₂/电气石复合材料。

实施例2：

硅藻土基环保内墙砖，坯体的原料为：取硅藻土900g、高岭土60 g、长石40g、聚丙烯酸钠20g、羧甲基纤维素15 g、水1200 g，锯末150g。制备时将各原料混合，加入研磨机内研磨至D₅₀=6μm，过60目筛后造粒，55MPa压力下成型，1000℃煅烧3h，即得硅藻土基环保内墙砖坯体。

硅藻土基环保内墙砖，釉料的原料为：硅藻土82g、纳米TiO₂/电气石复合材料12g，长石4g、滑石2g，颜料深草绿0.8g、聚丙烯酸铵3g、水100g，将各原料加入研磨机内研磨至D₅₀=5.2μm，过120目筛后为浆状釉料。将制备的釉料淋于硅藻土基环保内墙砖坯体表面，50℃烘干24h，860℃煅烧2h，即得深绿色硅藻土基环保内墙砖。

纳米TiO₂/电气石复合材料的制备方法为：在冰水浴下，将电气石与蒸馏水按1:30重量比混合，同时滴加2.9mol/L 的TiCl₄溶液至[Ti]⁴⁺初始浓度为0.07mol/L；继续滴加1.5mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸以体积比为10:1配成的混合液，加至溶液中[Ti]⁴⁺: [SO₄]^2-_摩尔比=1：1；搅匀后升温至25℃，升温同时用氨水中和溶液至pH值为3.5，反应0.5h；然后过滤、蒸馏水清洗滤饼，至滤液用0.1mol/L的硝酸银溶液滴加后无沉淀，再用乙醇清洗一遍后过滤，滤饼经微波干燥，即得纳米TiO₂/电气石复合材料。

实施例3：

硅藻土基环保内墙砖，坯体的原料为：取硅藻土800g、高岭土80 g、铝矾土80、长石40g、偏硅酸钠20g、羧甲基纤维素15 g、水1000 g，外加硬脂酸250g。制备时将各原料混合，加入研磨机内研磨至D₅₀=8.3μm，过60目筛后造粒，65MPa压力下成型，1050℃煅烧2h，即得硅藻土基环保内墙砖坯体。

硅藻土基环保内墙砖，釉料的原料为：硅藻土82g、纳米TiO₂/电气石复合材料14g，石英4g，颜料银灰0.5g、三聚磷酸钠2.5g、水100g，将各原料加入研磨机内研磨至D₅₀=4.8μm，过100目筛后为浆状釉料。将制备的釉料淋于硅藻土基环保内墙砖坯体表面，50℃烘干24h，820℃煅烧2h，即得灰色硅藻土基环保内墙砖。

纳米TiO₂/电气石复合材料的制备方法为：在冰水浴下，将电气石与蒸馏水按1:30重量比混合，同时滴加2.9mol/L 的TiCl₄溶液至[Ti]⁴⁺初始浓度为0.07mol/L；继续滴加1.5mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸以体积比为10:1配成的混合液，加至溶液中[Ti]⁴⁺: [SO₄]^2-_摩尔比=1：1；搅匀后升温至25℃，升温同时用氨水中和溶液至pH值为3.5，反应0.5h；然后过滤、蒸馏水清洗滤饼，至滤液用0.1mol/L的硝酸银溶液滴加后无沉淀，再用乙醇清洗一遍，再用乙醇清洗一遍后过滤，滤饼经微波干燥，即得纳米TiO₂/电气石复合材料。

对实施例1～3所得内墙砖进行检测，即如果如表1。

表1   实施例1-3内墙砖检测分析结果

 

空气污染物去除效果评价对比实验：

试验1：采用实施例1的内墙砖进行试验；

对比试验1：内墙砖采用实施例1的坯体，釉料与实施例1不同之处在于：釉料组成为中纳米TiO₂/电气石复合材料改为同量的纳米TiO₂，其它成分及工艺不变；

对比试验2：内墙砖采用实施例1的坯体，釉料与实施例1不同之处在于：釉料组成为中纳米TiO₂/电气石复合材料改为同量的电气石，其它成分及工艺不变。

对比试验3：内墙砖采用实施例1的坯体，釉料与实施例1不同之处在于：釉料组成为中纳米TiO₂/电气石复合材料改为8g电气石和8g纳米TiO₂，其它成分及工艺不变。

分别于相同的环境条件下进行空气污染物去除效果评价对比实验，效果评价在1 m³环境舱内进行。环境条件为：温度25 ℃，环境舱内相对温度40 %，将0.4m²的内墙砖置于环境舱内高约50cm的平台上，实验开始打开环境舱顶部的小型吊扇和日光灯，同时将盛有少量室内空气污染物（甲醛、苯及氨）的培养皿放入环境舱中，检测24小时材料对污染物去除率。抗菌陶瓷制品抗菌性能按标准 JC 897—2002进行。表2为不同样品对相同环境室内空气污染物净化效果和样品抗菌性能。

表2   实施例样品检测结果及净化室内空气效果评价

本发明采用添加有纳米TiO₂/电气石复合材料的釉料制成的环保内墙砖对空气中甲醛、苯和氨的去除效果最好，并具有较好的抗菌性能。