一种光致变色陶瓷砖及其制备方法与流程

文档序号:11123136阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光致变色陶瓷砖的制备方法,其包括以下步骤:

步骤A,制备底釉:按质量百分比计,将30~35%熔块、3~7%功能剂、20~28%锂瓷石、5~10%硅酸锆、20~25%高岭土及10~12%石英混合均匀,湿法球磨,过300~350目筛后得浆状底釉;所述功能剂为光致变色复合物和GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉;

步骤B,制备面釉:按质量百分比计,将70~80%熔块、1~4%导电粉、10~20%高岭土、5~8%氧化铝、1~2%氧化锌及1~5%硅酸锆混合均匀,湿法球磨,过300~350目筛后得浆状面釉;

步骤C,将步骤A、B制备的底釉及面釉采用淋釉方式先后施釉于瓷砖坯土;然后在窑内烧成,烧成温度为800~900℃,烧成周期为40~50min,得陶瓷砖;

其中,所述熔块通过如下方法制得:按重量百分比计,将10~18%石英、5~12%长石、15~25%硼砂、3~12%碳酸盐、20~35%硼酸、3~8%锂辉石、1~4%氟化盐、1~5%高岭土混合研磨均匀,然后高温熔融后快速淬冷制得。

2.根据权利要求1所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,其特征在于,所述导电粉制备方法如下:将30~40%环氧树脂、35~50%酚醛树脂、1~5%纳米石墨烯、2~6%铝粉、5~10%炭黑和3~8%石墨充分混合,其中,所述纳米石墨烯、铝粉、碳黑及石墨的重量之和占导电粉总重量的15~25%,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,得导电多孔网状碳膜,即导电粉。

3.根据权利要求1或2所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,其特征在于,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)取抗菌粉和光致变色复合物分散于100~200ml超纯水中,超声搅拌2~3h获得均匀和稳定的分散液,其中抗菌粉和光致变色复合物的重量比为5~10:1~6;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和光致变色复合物;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和光致变色复合物的碳纳米管网状膜刮离该基板,获得抗菌-光致变色功能剂。

4.一种光致变色陶瓷砖的制备方法,其包括以下步骤:

步骤A,制备底釉:按质量百分比计,将30~35%熔块、3~7%功能剂、20~28%锂瓷石、5~10%硅酸锆、20~25%高岭土及10~12%石英混合均匀,湿法球磨,过300~350目筛后得浆状底釉;所述功能剂为光致变色复合物和GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉;

步骤B,制备面釉:按质量百分比计,将70~80%熔块、1~4%导电粉、10~20%高岭土、5~8%氧化铝、1~2%氧化锌及1~5%硅酸锆混合均匀,湿法球磨,过300~350目筛后得浆状面釉;

步骤C,将步骤A、B制备的底釉及面釉采用淋釉方式先后施釉于瓷砖坯土;然后在窑内烧成,烧成温度为800~900℃,烧成周期为40~50min,得陶瓷砖;

其中,所述熔块通过如下方法制得:按重量百分比计,将10~18%石英、5~12%长石、15~25%硼砂、3~12%碳酸盐、20~35%硼酸、3~8%锂辉石、1~4%氟化盐、1~5%高岭土混合研磨均匀,然后高温熔融后快速淬冷制得。

5.根据权利要求4所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,其特征在于,所述导电粉制备方法如下:将30~40%环氧树脂、35~50%酚醛树脂、1~5%纳米石墨烯、2~6%铝粉、5~10%炭黑和3~8%石墨充分混合,其中,所述纳米石墨烯、铝粉、碳黑及石墨的重量之和占导电粉总重量的15~25%,加入适量的乙酸丁酯放入球磨机中分散解胶,排料后,检测、调整配制成可以涂敷的浆料;将此浆料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保护气氛炉中,升温到900~1000℃,保温1~2h;将膜刮离该基板,得导电多孔网状碳膜,即导电粉。

6.根据权利要求4或5所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,其特征在于,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超声搅拌分散于水溶液中;逐滴加入浓度为0.05~0.5g/100mlZnO量子点水溶液,超声功率搅拌速度各减半;60~90min后,静置,过滤,用去离子水洗涤数次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO;

(4)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/ZnO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/ZnO/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉;

(5)取抗菌粉和光致变色复合物分散于100~200ml超纯水中,超声搅拌2~3h获得均匀和稳定的分散液,其中抗菌粉和光致变色复合物的重量比为5~10:1~6;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和光致变色复合物;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和光致变色复合物的碳纳米管网状膜刮离该基板,获得抗菌-光致变色功能剂。

7.根据权利要求3或6所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,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,1g NaNO3在冰水浴中与250ml 98%浓硫酸混合均匀,缓慢加入6g KMnO4;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5ml 30% 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。

8.根据权利要求3或6所述的光致变色陶瓷砖的制备方法,其特征在于,所述光致变色复合物制备方法如下:氮气环境下,将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:1~3混合,同时加入光致变色粉,磁力搅拌60~120min后加入苯胺,光致变色粉与苯胺质量比为1:5~10;持续搅拌60~90min后,逐滴滴加过硫酸铵,苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1;20℃~30℃下反应12~36h;丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥,碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物;将1~10g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中;之后加入体积比4:1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60~90min;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90℃下干燥3h,以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2;将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800~1000℃热处理1~2h,去除聚苯胺,光致变色粉/多孔SiO2,即光致变色复合物。

9.一种光致变色陶瓷砖,其特征在于,由如权利要求1或4所述的制备方法制得。

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