专利名称：一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法
技术领域：
本发明属搪瓷表面涂层的制备领域，特别是涉及一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层 的制备方法。
背景技术：
自1768年人们发现电气石具有负离子效应以来，电气石已广泛用于污染物降解、杀 菌和环境保护等。电气石不仅能激发空气产生负离子，起到净化空气的作用，而且因其具 有热电性，随着温度的变化，可以产生远红外波段的电磁辐射，红外辐射可以使人体产生 热效应和共振吸收效应，对人体有保健效应。
钢板搪瓷已广泛用于建筑物的内外装饰、地铁车站的装饰、地下隧道的装饰，以及搪 瓷热水器和搪瓷容器等，而具有负离子效应的搪瓷不仅可以起到保护和装饰作用，还可以 起到净化空气的效果，有利于环境清洁和环境保护。并对人体起到保健效果，从而优化人 的生存环境。
溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅薄膜胶体，目前工艺成熟，操作简便，利用这种方法将电 气石涂覆到钢板搪瓷上具有结合紧密，强度高，工艺简单成本低等优点。至今还未见有关 利用溶胶-凝胶工艺将电气石负载到二氧化硅薄膜胶体上制备具有负离子效应搪瓷涂层的 报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法， 本发明的具有负离子效应的搪瓷表面涂层材料结合强度高，在一定的条件下，可以释放负 离子，具有净化空气的效果，该制备工艺具有操作简便，生产成本低等特点。
本发明的一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括
(1) 将搪瓷基板用去离子水清洗30min后，置于80度下烘箱烘干；
(2) 溶胶的制备，按Si(OC2Hs)4 : C2H5OH : H20 : HC1 : DMF的摩尔比1~3 : 2~6 : 3~9 : 0.1~0.5混和，室温下用磁力搅拌仪搅拌1小时后，加入DMF和电气石，控 制摩尔比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20 : HC1 : DMF=1~3 : 2~6 : 3~9 : 0.1~0.5 : 1~3，电气石的重量百分比为1~6%， PH值0.8 2之间，继续搅拌1—2小时，使TEOS
(Si(OC2H5)4)完全水解，形成溶胶；
(3) 溶胶在室温下陈化8~12天，在完全凝胶化之前；
(4) 采用浸涂法，将步骤(1)的搪瓷基板浸在负载电气石的所述溶胶中， 一分钟后， 以0.5cm/s速度垂直提拉，负载电气石的二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在搪瓷基板的表面， 然后在60—8(TC烘干50分钟，在500—600。C烧结l一2小时，保温，冷却，制成具有 负离子效应的搪瓷基板；
(5) 重复步骤(4)程序可以制得多层负载电气石的二氧化硅涂层的搪瓷基板。所述步骤(2)和(3)中的摩尔百分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1,电气石的重量百分比为2.5%， PH值为1，水解后的形成的溶胶在室 温下陈化9天；
所述步骤(2)和(3)中的摩尔百分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，电气石的重量百分比为5%， PH值为1.5，水解后的形成的溶胶在室温 下陈化10天；
所述步骤(1)和(5)中的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要经过特殊处理，板的尺寸
可以是任意的。
本发明是利用电气石的二氧化硅薄膜在一定条件下，由于电气石矿物的特点是具有压 电性，在温度、压力变化的情况下，能引起电气石晶体的电势差，使周围的空气发生电离， 被击中的电子附着于邻近的水和氧分子并使它转化为空气负离子，发生的负离子在空气中 移动，将负电荷输送给细菌、灰尘、烟雾微粒以及水滴等，电荷与这些微粒相结合，能达 到净化空气的目的。因此，电气石是一种很好的环境功能材料，用于室内涂料和家俱、电 器等的涂层材料，可产生负离子、净化室内空气。此外，因其热电性，随着温度的变化， 矿物结晶体两端可产生电压，其极性离子在平衡位置振动而引起偶极距变化产生远红外波 段的电磁辐射，红外辐射可使人体产生热效应和共振吸收效应，对人体有保健作用，二氧 化硅自身对人体无毒无害、耐碱耐酸，是环境友好材料。
本发明制备的负离子效应搪瓷材料可使得空气中负离子平均浓度达到559个/cm 最高 值可达3100个/cm3 。而一般空气中负离子浓度仅为几个到几十个每立方厘米。 有益效果
(1) 本发明的具有负离子效应的搪瓷表面涂层材料具有优良的化学稳定性和防护性，可 产生负离子、净化室内空气，产生的远红外波段的电磁辐射对人体有保健作用；
(2) 该制备工艺要求简单，采用的溶胶凝胶法成本低，不需要特殊的涂覆设备。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例1
(1) 将普通搪瓷板用去离子水清洗30min，置于80°C下烘箱烘干；
(2) 溶胶的制备，将Si(OC2H5)4， C2H5OH, H20，按l: 2: 3摩尔比混和，加入摩尔 比0.1HCL，室温下用磁力搅拌仪搅拌l小时后，加入DMF，电气石，控制成分的摩尔百 分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1，电气石的重 量百分比为2.5%，控制PH值为1，继续搅拌2小时，使TEOS完全水解，形成溶胶；
(3) 水解后的形成的溶胶在室温下陈化9天，在完全凝胶化之前，溶液粘度达到最 佳涂膜时间；
(4) 采用浸涂法，将步骤(1)处理好的搪瓷基板浸在负载电气石的二氧化硅胶体溶 液中， 一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载电气石的二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆 在搪瓷基板的表面，然后在75°0烘干50分钟，在60(fC烧结1小时，保温，冷却，制成 具有负离子效应的搪瓷基板。
采用日本ANDES公司生产的ITC-201B空气负离子测定仪测得搪瓷板周围空气负离子 平均密度为559个/cm气最高值可达2900个/cm3 。而一般空气中负离子浓度仅为几个到几 十个每立方厘米。
实施例2
(1) 将普通搪瓷板用去离子水清洗30 min，置于80°C下烘箱烘干；
(2) 溶胶的制备，将Si(OC2H5)4， C2H5OH， H20,按l: 2: 3摩尔比混和，加入摩尔 比0,2HCL，室温下用磁力搅拌仪搅拌1小时后，加入DMF，电气石，控制成分的摩尔百 分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF-2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，电气石的重量 百分比为5%，控制PH值为1.5,继续搅拌2小时，使TEOS完全水解，形成溶胶；
(3) 水解后的形成的溶胶在室温下陈化10天，在完全凝胶化之前，溶液粘度达到最 佳涂膜时间；
(4) 采用浸涂法，将步骤(1)处理好的搪瓷基板浸在负载电气石的二氧化硅胶体溶 液中， 一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载电气石的二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆 在搪瓷基板的表面，然后在75t烘干50分钟，在60(TC烧结l小时，保温，冷却，制 成具有负离子效应的搪瓷基板。
采用日本ANDES公司生产的ITC-201B空气负离子测定仪测得搪瓷板周围空气负离子 平均密度为625个/cm 最高值可达3100个/cm3 。而一般空气中负离子浓度仅为几个到几 十个每立方厘米。
权利要求
1.一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括(1)将搪瓷基板用去离子水清洗30min后，置于80度下烘箱烘干；(2)溶胶的制备，按Si(OC2H5)4C2H5OHH2OHClDMF的摩尔比1～32～63～90.1～0.5混和，室温下用磁力搅拌仪搅拌1小时后，加入DMF和电气石，控制摩尔比为Si(OC2H5)4C2H5OHH2OHClDMF＝1～32～63～90.1～0.51～3，电气石的重量百分比为1～6％，PH值0.8～2之间，继续搅拌1—2小时，使Si(OC2H5)4完全水解，形成溶胶；(3)溶胶在室温下陈化8～12天，在完全凝胶化之前；(4)采用浸涂法，将步骤(1)的搪瓷基板浸在负载电气石的所述溶胶中，一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载电气石的二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在搪瓷基板的表面，然后在60—80℃烘干50分钟，在500—600℃烧结1—2小时，保温，冷却，制成具有负离子效应的搪瓷基板；(5)重复步骤(4)程序可以制得多层负载电气石的二氧化硅涂层的搪瓷基板。
2. 根据权利要求1所述的具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括:所述步骤(2) 和(3)中的摩尔百分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.3 : 1，电气石的重量百分比为2.5%， PH值为1，水解后的形成的溶胶在室温下陈化9天。
3. 根据权利要求1所述的具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括:所述步骤(2) 和(3)中的摩尔百分比为Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 : 4 : 4 : 0.4 : 2，电气石的重量百分比为5%， PH值为1.5，水解后的形成的溶胶在室温下陈化10天。
4. 根据权利要求1所述的具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括所述步骤(l) 和(5)中的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要经过特殊处理，板的尺寸可以是任意的。
全文摘要
本发明涉及一种具有负离子效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括(1)将搪瓷板用去离子水清洗30min后，置于烘箱烘干；(2)溶胶的制备，将Si(OC<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>4</sub>、C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH、H<sub>2</sub>O、HCl和DMF混和，并搅拌，加入DMF和电气石，控制摩尔比为Si(OC<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>4</sub>∶C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH∶H<sub>2</sub>O∶HCl∶DMF＝1～3∶2～6∶3～9∶0.1～0.5∶1～3，电气石的重量百分比为1～6％，调节pH值并搅拌，形成溶胶；(3)将溶胶在室温下陈化8～12天；(4)将搪瓷板浸在胶体溶液中，制成具有负离子效应的搪瓷基板。本发明的具有负离子效应的搪瓷表面涂层材料结合强度高，可以释放负离子，具有净化空气的效果，该制备工艺操作简便，生产成本低。
文档编号C23D5/00GK101372744SQ20081020096
公开日2009年2月25日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者真 吕, 瑛 王, 钢 王, 童丽萍, 东 罗, 蒋伟忠, 钱惠春 申请人:东华大学