一种高强度陶瓷碗及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强度陶瓷碗及其制备方法，属于陶瓷材料领域。
【背景技术】
[0002] 碗作为生活的重要组成部分与人们的日常生活密切相关，是饮食活动中不可缺 少的最为重要的用具，尤其是在中国使用极为广泛，是中国饮食器具中的必需品。我国自 古就有用瓷土、石英砂等原料烧制精细的陶瓷碗，作为饮食器皿并因其实用性和审美性沿 用至今。时至今日，由于科学技术的进步，已出现了许多可以代替瓷碗的材料，如不锈钢、塑 料等，与这些材料制成的碗相比，传统陶瓷碗还存在着强度低，易碎裂的缺点，遇到了较大 的挑战；另外目前市场上的陶瓷碗还存在抗菌抑菌性能差的缺点，容易滋生大量细菌，不利 于饮食健康与安全。因此，急需开发一种高强度陶瓷碗，以提高陶瓷碗的性能。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种高强度陶瓷碗及其制备方法，本发明制得的陶瓷碗强 度高，不易碎，经久耐用，满足市场需求。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0005] 一种高强度陶瓷碗，由以下重量份的原料制成：白泥31-43、刚玉砂22-34、凹凸棒 土 16-28、累托石14-23、辉绿岩12-18、碳纳米管4-7、硼酸镁晶须3-6、柠檬酸铁2-3、硅酸 镁4-8、聚乙二醇6-9、乙酰化双淀粉己二酸酯5-7、羧甲基纤维素钠3-5、甘蔗糖蜜4-6、纳米 抗菌粉5-10 ;
[0006] 所述纳米抗菌粉的制备方法如下：（1)取以下重量份的原料：玉石粉4-8、贝壳粉 3-6、钛酸四丁酯10-15、无水乙醇50-60、蒸馏水2-3、冰醋酸8-12、硝酸银4-6、硝酸铜3-5 ; (2) 将钛酸四丁酯与占醇总量55-65%的无水乙醇混合，磁力搅拌20-30min，得混合液A; (3) 将蒸馏水、冰醋酸以及剩余的无水乙醇混合，磁力搅拌15-25min，得混合液B; (4)在磁 力搅拌下，将混合液B逐滴加入到混合液A中，滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅拌 0. 5-lh，再在室温下静置24-48h，将得到的凝胶在70-80°C下干燥10_15h，研磨成粉末；（5) 将上述所制得的粉末放入马弗炉中，在450-550°C下热处理l_2h，随炉冷却至常温，粉碎， 过筛即得所需的纳米抗菌粉。
[0007] 一种高强度陶瓷碗的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)取凹凸棒土、累托石、辉绿岩混合均勾，粉碎，过100-150目筛后浸泡于4-6 倍量的20%过氧化氢水溶液中，浸泡1-211，再用胶体磨在800-10001'/1^11的转速下研磨 20-30min，将研磨后的浆液在低于-KTC的温度下静置0. 5-lh，再置于常温下超声波处理 30_40min，过滤，洗绦干净，烘干，待用；
[0009] (2)取白泥、刚玉砂、碳纳米管、硼酸镁晶须与步骤（1)制得的粉体混合均匀，加 适量的水打浆制成浓度为45-55%的浆液，紫外光照射l-2h，再加入余下原料，水浴加热至 65-75°C，在1500-2000r/min的转速下研磨10-15min，然后将研磨后的浆料放入模具中通 过真空压力注浆成型，成型压力为26-32MPa;
[0010] (3)将步骤（2)制得的生坯在45-55°C的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于 3%；
[0011] (4)将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加 压100-150MPa，升温至1180-1260°C，保温l_2h，随炉冷却至常温；
[0012] (5)对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结 处理：首先在真空状态下升温至580-640°C，保温0. 5-lh，然后在2-3MPa的H2气氛下升温 至1140-1220°C，保温l_2h，最后在3-4MPa的Ar气氛下降温至620-710°C，保温0. 5-lh， 随炉冷却常温，包装即得成品。
[0013] 上述纳米抗菌粉末是以玉石粉、贝壳粉为载体，以Ag+、Cu2+为掺杂粒子制备得到 的改性纳米TiO2粉体，安全环保，无毒、无味、无刺激性，不仅具有优异的广谱抗菌性能，对 包括细菌、真菌、支原体在内的多种病原体都有很好的抑制或杀灭作用，杀菌率达到98%以 上，还具有良好的抗紫外线老化性和耐热性，在高温以及强紫外线下不分解、不挥发、不变 色、不变质。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] 本发明陶瓷砖添加的刚玉砂、碳纳米管、硼酸镁晶须复合使用作为增强体，不仅可 以显著提高陶瓷完的硬度、强度，还可以改善陶瓷碗的耐磨性、耐酸碱腐蚀性和耐高温性。 本发明制得的陶瓷碗破坏强度多1280N，断裂模数多35MPa，强度高，热稳定好，耐酸碱腐 蚀，经久耐用，满足市场需求。
【具体实施方式】
[0016] -种高强度陶瓷碗，由以下重量（kg)的原料制成：白泥36、刚玉砂28、凹凸棒土 22、累托石19、辉绿岩16、碳纳米管5、硼酸镁晶须4、柠檬酸铁2. 5、硅酸镁6、聚乙二醇7、乙 酰化双淀粉己二酸酯6、羧甲基纤维素钠4、甘蔗糖蜜5、纳米抗菌粉8;
[0017] 所述纳米抗菌粉的制备方法如下：（1)取以下重量（kg)的原料：玉石粉6、贝壳粉 4、钛酸四丁酯12、无水乙醇58、蒸馏水2. 5、冰醋酸10、硝酸银5、硝酸铜4;(2)将钛酸四丁 酯与占醇总量60%的无水乙醇混合，磁力搅拌25min，得混合液A;(3)将蒸馏水、冰醋酸以 及剩余的无水乙醇混合，磁力搅拌20min，得混合液B;(4)在磁力搅拌下，将混合液B逐 滴加入到混合液A中，滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅拌lh，再在室温下静置36h， 将得到的凝胶在75°C下干燥10h，研磨成粉末；（5)将上述所制得的粉末放入马弗炉中，在 515°C下热处理1.5h，随炉冷却至常温，粉碎，过筛即得所需的纳米抗菌粉。
[0018] 一种高强度陶瓷碗的制备方法，包括以下步骤：
[0019] (1)取凹凸棒土、累托石、辉绿岩混合均勾，粉碎，过150目筛后浸泡于5倍量的 20%过氧化氢水溶液中，浸泡I. 5h，再用胶体磨在1000r/min的转速下研磨20min，将研磨 后的浆液在低于-l〇°C的温度下静置0. 5h，再置于常温下超声波处理35min，过滤，洗涤干 净，烘干，待用；
[0020] (2)取白泥、刚玉砂、碳纳米管、硼酸镁晶须与步骤（1)制得的粉体混合均匀，加适 量的水打浆制成浓度为50%的浆液，紫外光照射l-2h，再加入余下原料，水浴加热至70°C， 在1500r/min的转速下研磨15min，然后将研磨后的衆料放入模具中通过真空压力注衆成 型，成型压力为30MPa;
[0021] (3)将步骤⑵制得的生坯在50°C的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于 3%；
[0022] (4)将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加 压120MPa，升温至1240°C，保温lh，随炉冷却至常温；
[0023] (5)对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结 处理：首先在真空状态下升温至620°C，保温0. 5h，然后在2MPa的H2气氛下升温至1180°C， 保温2h，最后在4MPa的Ar气氛下降温至700 °C，保温0. 5h，随炉冷却常温，包装即得成品。
[0024] 上述实施例所生产的陶瓷碗主要性能如下表所示：
[0025]
【主权项】
1. 一种高强度陶瓷碗，其特征在于，由以下重量份的原料制成：白泥31-43、刚玉砂 22-34、凹凸棒土 16-28、累托石14-23、辉绿岩12-18、碳纳米管4-7、硼酸镁晶须3-6、 柠檬酸铁2-3、硅酸镁4-8、聚乙二醇6-9、乙酰化双淀粉己二酸酯5-7、羧甲基纤维素钠 3-5、甘蔗糖蜜4-6、纳米抗菌粉5-10; 所述纳米抗菌粉的制备方法如下：（1)取以下重量份的原料：玉石粉4-8、贝壳粉3-6、 钛酸四丁酯10-15、无水乙醇50-60、蒸馏水2-3、冰醋酸8-12、硝酸银4-6、硝酸铜3-5; (2) 将钛酸四丁酯与占醇总量55-65%的无水乙醇混合，磁力搅拌20-30min，得混合液A; (3) 将蒸馏水、冰醋酸以及剩余的无水乙醇混合，磁力搅拌15-25min，得混合液B; (4)在 磁力搅拌下，将混合液B逐滴加入到混合液A中，滴加完后加入玉石粉和贝壳粉，超声搅 拌0. 5-lh，再在室温下静置24-48h，将得到的凝胶在70-80°C下干燥10_15h，研磨成粉末； (5)将上述所制得的粉末放入马弗炉中，在450-550°C下热处理l_2h，随炉冷却至常温， 粉碎，过筛即得所需的纳米抗菌粉。2. -种如权利要求1所述的高强度陶瓷碗的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 取凹凸棒土、累托石、辉绿岩混合均匀，粉碎，过100-150目筛后浸泡于4-6倍量的 20%过氧化氢水溶液中，浸泡l-2h，再用胶体磨在800-1000r/min的转速下研磨20-30min， 将研磨后的浆液在低于-l〇°C的温度下静置0. 5-lh，再置于常温下超声波处理30-40min， 过滤，洗涤干净，烘干，待用； (2) 取白泥、刚玉砂、碳纳米管、硼酸镁晶须与步骤（1)制得的粉体混合均匀，加适 量的水打浆制成浓度为45-55%的浆液，紫外光照射l-2h，再加入余下原料，水浴加热至 65-75°C，在1500-2000r/min的转速下研磨10-15min，然后将研磨后的浆料放入模具中通 过真空压力注浆成型，成型压力为26-32MPa; (3) 将步骤（2)制得的生坯在45-55°C的温度下进行干燥，干燥至坯料含水量低于3% ; (4) 将上述得到的干坯置于热等静压烧结炉内进行处理，以氮气作为加压介质，加压 100-150MPa，升温至1180-1260°C，保温l_2h，随炉冷却至常温； (5) 对上述热等静压烧结后的干坯进行彩绘，再进行上釉，然后进行气氛压力烧结处 理：首先在真空状态下升温至580-640°C，保温0. 5-lh，然后在2-3MPa的H2气氛下升温至 1140-1220°C，保温l_2h，最后在3-4MPa的Ar气氛下降温至620-710°C，保温0. 5-lh，随 炉冷却常温，包装即得成品。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度陶瓷碗及其制备方法，其由以下重量份的原料制成：白泥31-43、刚玉砂22-34、凹凸棒土16-28、累托石14-23、辉绿岩12-18、碳纳米管4-7、硼酸镁晶须3-6、柠檬酸铁2-3、硅酸镁4-8、聚乙二醇6-9、乙酰化双淀粉己二酸酯5-7、羧甲基纤维素钠3-5、甘蔗糖蜜4-6、纳米抗菌粉5-10。本发明陶瓷砖添加的刚玉砂、碳纳米管、硼酸镁晶须复合使用作为增强体，不仅可以显著提高陶瓷完的硬度、强度，还可以改善陶瓷碗的耐磨性、耐酸碱腐蚀性和耐高温性。本发明制得的陶瓷碗破坏强度≥1280N，断裂模数≥35MPa，强度高，热稳定好，耐酸碱腐蚀，经久耐用，满足市场需求。
【IPC分类】C04B33/24, A47G19/02, C04B33/02
【公开号】CN104926276
【申请号】CN201510297553
【发明人】舒小山, 章建武, 宫平, 汤兴友
【申请人】安徽省含山瓷业股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月2日