本发明涉及日用陶瓷技术领域，尤其涉及一种具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料及其制备方法和应用。
背景技术：
远红外陶瓷是一类重要的功能陶瓷材料，目前广泛应用于工农业、日常生活、军事和航天领域，如医疗保健、饮用水处理、燃油活化、监控与检测、烘烧与加热设备及散热、隐身材料等。远红外陶瓷不仅用途广泛，且其应用领域正不断拓展，同时与其相应的材料科学与应用技术研究一直经久不衰。
酒类陈酿是近年来远红外陶瓷的研究应用方向之一，采用远红外陶瓷器皿盛装保存酒类，可缩短酒的陈酿时间、促进改善酒的口感。但目前现有技术这种陶瓷材料的制备方法，一般是将昂贵的稀土氧化物或其它贵重氧化物直接加入到陶瓷坯体或主体陶瓷材料中，从而使得生产成本昂贵。此外，也有采用在陶瓷材料中加入大量电气石的制备方法，但电气石经高温烧成后会完全熔融，从而使远红外功能大大降低、甚至完全失效。因此，目前现有的远红外陶瓷材料的制备方法均存在着各种缺陷而难以推广应用。
另一方面，目前现有技术的远红外陶瓷材料由于开发时功能应用的专属性，功能单一，仅能用于陈酿酒类，或者是仅能用于水的微碱性化、矿化活化处理，尚无两者兼具者，从而限制了产品的使用范围，不利于远红外陶瓷技术的应用和发展。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料，可涂覆于普通陶瓷种类(如白瓷、炻瓷及瓷紫砂等)器皿坯体的内壁，使得陶瓷器皿具有优异的远红外性能，且具有多功能性。本发明的另一目的在于提供上述内涂层浆料的制备方法和应用。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料，所述功能内涂层材料由基料和粘结剂组成；所述基料为高温合成远红外粉体40～70wt％、陶瓷器皿坯体泥料20～50wt％、低温熔剂10～25wt％；所述粘结剂的用量为基料的0.1～0.3wt％；所述高温合成远红外粉体由MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体、稀土氧化物组成，所述稀土氧化物的用量为MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体的3～7wt％。
本发明功能内涂层材料适用于各类普通陶瓷种类(如白瓷、炻瓷及紫砂等)的器皿，用于涂覆普通陶瓷器皿坯体的内壁，使得陶瓷器皿具有优异的远红外性能和多功能性。本发明功能内涂层材料其组成中的坯体泥料对应于所适用的陶瓷器皿的用料种类。而陶瓷器皿坯体采用普通生产应用的高/中温白瓷坯泥、炻瓷坯泥或紫砂坯泥注浆成型干燥即可。
上述方案中，本发明所述MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体的组成为MnO210～60wt％、Fe2O3 10～50wt％、Co2O3 5～20wt％、CuO 5～20wt％。所述稀土氧化物为Y2O3、CeO2、La2O3、Nb2O5、Nd2O3中的一种或其组合。
进一步地，本发明所述低温熔剂的组成为硼钙石20～60wt％、透锂长石20～30wt％、无铅无镉低温熔块20～50wt％。所述粘结剂为CMC、淀粉、PVA、膨润土、糊精中的一种或其组合。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的上述具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)高温合成远红外粉体的制备
按照所述高温合成远红外粉体的组成比例称量配料，湿法球磨过筛后干燥、造粒，然后在1160～1260℃温度还原焰气氛下煅烧，保温1～3h，随后立即水淬冷却，经细碎过筛、干燥，而得到高温合成远红外粉体；
(2)功能内涂层材料的制备
按照所述功能内涂层材料的组成比例称量配料，湿法球磨过筛后得到浆料。
进一步地，本发明所述浆料的比重为1.70～2.00g/cm3，粘度为流速杯中100ml浆料60～180s流尽。
本发明提供的上述具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料的应用，所述功能内涂层材料用于陶瓷器皿的内壁。具体地，所述陶瓷器皿坯体成型干燥后，所述功能内涂层材料采用荡釉涂覆于陶瓷器皿坯体的内壁，涂层厚度为0.2～1.0mm，然后经干燥、煅烧而获得具有远红外强化功能的陶瓷器皿产品。
本发明在陶瓷器皿坯体内壁荡釉涂覆功能内涂层材料，进一步干燥后通过普通的“本釉一次性”烧成而获得具有远红外强化功能的陶瓷器皿产品(对于白瓷和炻瓷坯体，可如现有技术施普通外釉；对于紫砂器皿，可如现有技术涂覆或不涂覆普通面浆)。
应用上述具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料制得的陶瓷器皿产品。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明陶瓷器皿内壁涂覆了功能内涂层后，陶瓷器皿制品不仅具有优异的远红外性能，而且具有多功能性，既能用于陈酿酒类，又能用于水的微碱性化、矿化活化处理，可作为酒器皿或盛水器皿使用，实现了一器皿双重功能并可长期使用，或单一酒器皿循环使用，有利于拓宽产品的使用范围，并达到节能减排、有效保护矿产资源的效果。
(2)本发明具有远红外强化功能内涂层的陶瓷器皿制品，具有如下优异的功能指标：①在8～14μm波长范围内，陶瓷器皿制品的远红外发射率为0.86～0.91；②盛装普通白酒密封保存1月后，口感更浓郁、细腻、少辛辣，酒的化学组成发生了明显变化，其中醇类含量降低3.0％以上，烷类、酸类和酮类分别降低0.9％、0.2％和0.4％以上，酯类和烯烃类分别升高4.0％和0.5％以上；③微碱性化水功能指标：20ml普通瓶装和桶装饮用水(含纯净水、矿泉水、山泉水)煮沸后倒入本发明陶瓷器皿中，经30min存放后pH值上升0.6～0.8。
(3)本发明仅在接触酒或水的陶瓷器皿内壁涂覆一层或二层远红外功能内涂层材料即可，因而大大减少了昂贵稀土氧化物(Y2O3、CeO2、La2O3、Nb2O5、Nd2O3等)及其它较贵氧化物(如Co2O3、CuO等)的使用量，从而大大降低了生产成本，有利于推广生产。
(4)本发明的应用生产简单易控、成本低，仍沿用现有的工艺成熟的陶瓷生产设备即可，有助于推广应用，具有很高的实用价值和应用前景。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例应用具有远红外强化功能内涂层材料制备陶瓷器皿的工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：
1、本实施例一种具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料，用于中温白瓷陶瓷器皿的制备，陶瓷器皿坯体泥料为中温白瓷坯泥。
本实施例功能内涂层材料由基料和粘结剂组成，其中，基料为高温合成远红外粉体70wt％、中温白瓷坯泥20wt％、低温熔剂10wt％，粘结剂CMC(或淀粉)的用量为基料的0.2wt％。
高温合成远红外粉体由MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体、稀土氧化物组成，其中，MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体为MnO2 60wt％、Fe2O3 20wt％、Co2O310wt％、CuO2 10wt％，稀土氧化物Y2O3的用量为MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体的5wt％。
低温熔剂为硼钙石50wt％、透锂长石20wt％、无铅无镉低温熔块30wt％。
2、本实施例上述具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料的制备方法，如图1所示，其步骤如下：
(1)高温合成远红外粉体的制备
按照上述高温合成远红外粉体的组成比例称量配料，湿法球磨全过250目筛，加入CMC水溶液搅拌均匀后，干燥至含水率为6～8％，过筛造粒或造粒机造粒而得到粉体颗粒；然后采用如下煅烧制度：在坩埚下部放适量焦炭以造成还原气氛，采用有孔氧化铝板隔离，然后在其上放置粉体颗粒，在1180℃温度下煅烧，保温2h，随后立即水淬冷却，经细碎过250目筛、干燥，而得到高温合成远红外粉体；
(2)功能内涂层材料的制备
按照上述功能内涂层材料的组成比例称量配料，湿法球磨全过250目筛后得到浆料，浆料的比重为1.70～2.00g/cm3，粘度采用流速杯测量，粘度为流速杯中100ml浆料60～180s流尽。
3、本实施例上述具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料的应用，用于中温白瓷陶瓷器皿的制备，如图1所示，具体如下：
(1)中温白瓷陶瓷器皿坯体的制备
采用中温白瓷坯泥，加入为坯泥用量0.1～0.2wt％的水、0.3～0.4wt％的电解质腐植酸钠后，搅拌且均化成注浆料，注浆成型、干燥而得到陶瓷器皿坯体，其吸水率≤0.5％；
(2)涂覆功能内涂层材料
将上述功能内涂层材料采用荡釉涂覆于陶瓷器皿坯体的内壁，涂层厚度为0.3～1.0mm，在40～50℃温度下干燥而得到半成品坯体；
(3)本釉一次烧成
采用适配的中温白瓷外釉，按现有生产标准对半成品坯体施外釉后干燥，采用现有的中温烧成(1200～1250℃)制度进行煅烧而获得具有远红外强化功能的陶瓷器皿产品。
4、本实施例陶瓷器皿产品的功能指标如下：
(1)远红外发射率为0.88；
(2)盛装普通白酒密封保存1月后，其中醇类含量降低3.1％，烷类、酸类和酮类分别降低0.91％、0.21％和0.41％，酯类和烯烃类分别升高4.2％和0.51％；
(3)微碱性化水功能指标：20ml普通瓶装或桶装饮用水煮沸后倒入本实施例陶瓷器皿中，经30min存放后pH值上升0.71。
实施例二：
本实施例与实施例一不同之处在于：
1、本实施例功能内涂层材料的基料为：高温合成远红外粉体40wt％、中温白瓷坯泥35wt％、低温熔剂25wt％。
2、本实施例MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体为MnO2 20wt％、Fe2O340wt％、Co2O3 20wt％、CuO2 20wt％；稀土氧化物为Y2O3和Nd2O3，其用量均为MnO2-Fe2O3-Co2O3-CuO尖晶石型远红外粉体的2.5wt％。
3、本实施例低温熔剂为硼钙石40wt％、透锂长石30wt％、无铅无镉低温熔块30wt％。
4、本实施例陶瓷器皿产品的功能指标如下：
(1)远红外发射率为0.86；
(2)盛装普通白酒密封保存1月后，其中醇类含量降低3.0％，烷类、酸类和酮类分别降低0.90％、0.20％和0.40％，酯类和烯烃类分别升高4.1％和0.50％；
(3)微碱性化水功能指标：20ml普通瓶装或桶装饮用水煮沸后倒入本实施例陶瓷器皿中，经30min存放后pH值上升0.65。
实施例三：
本实施例与实施例一不同之处在于：
1、本实施例一种具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料，用于紫砂器皿的制备，陶瓷器皿坯体泥料为紫砂坯泥。
2、本实施例具有远红外强化功能的陶瓷器皿内涂层材料的应用，其步骤(1)中电解质为三聚磷酸钠(用量为0.1～0.2wt％)；步骤(3)中采用适配的瓷紫砂面浆为外釉(或不加面浆)。
3、本实施例陶瓷器皿产品的功能指标如下：
(1)远红外发射率为0.91；
(2)盛装普通白酒密封保存1月后，其中醇类含量降低3.1％，烷类、酸类和酮类分别降低0.93％、0.21％和0.42％，酯类和烯烃类分别升高4.4％和0.52％；
(3)微碱性化水功能指标：20ml普通瓶装或桶装饮用水煮沸后倒入本实施例陶瓷器皿中，经30min存放后pH值上升0.80。