专利名称：一种自洁净隔热保温陶瓷制品及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种防污防毒、自洁净、隔热保温的陶瓷制品及其制备方法。
背景技术：
目前陶瓷被广泛应用于建筑墙面，由于其易沾染油污和灰尘，在空气中温差、水、灰尘、 有机物及其它污染作用下，建筑物陶瓷墙壁表面很容易形成一层污垢，再加上建筑外墙清洗 操作困难，因而会严重影响建筑物的外观，同时增加清洗成本。另外，我国建筑能耗约占社 会一次能源总消耗的1/3，建筑能耗约为发达国家的3倍，其中外墙约为4-5倍，外墙陶瓷的 吸热蓄热使得夏天空调制冷负荷增加，内墙陶瓷的传热也会使得冬季采暖成本提高；红外光 占太阳总能量的近半数，因此反射红外对建筑节能有重要意义。
已有大量文献报道了二氧化钛、二氧化锡等光催化剂在基体表面形成一层具有自清洁功 能的薄膜，不仅会使得基体表面达到自清洁的功效，而且还具有杀菌、分解周围环境中有害 气体及沾染在表面的有机物的功能。如中国发明专利申请CN1436754A和实用新型专利 CN2375633Y、实用新型专利CN2581593Y公开了在陶瓷(或者陶瓷釉料)表面涂布光催化 剂薄膜的方法。热反射薄膜的相关专利国内报道较少，相关的反射涂料的发明专利相对多一 些，如中国发明专利CN1405248A和CN101096471A公布了热反射涂料的制备方法。对于既 有自洁净功能又有热反射功能的涂层未见报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有高效的自洁净的、隔热保温红外热反射的陶瓷制品。 该陶瓷制品表面薄膜稳定、均匀、抗刮磨；并且杀菌自洁效果明显，污垢易被雨水冲刷干净。
实现上述目的的技术方案如下
一种自洁净隔热保温陶瓷制品，以陶瓷为衬底，在陶瓷表面依次涂覆有金属银粉漆涂层、 二氧化硅离子阻挡层和掺杂有金属离子的二氧化钛光催化层。二氧化钛光催化层中金属离子与钛离子的摩尔比为0.5~1%。
优选地，所述金属银粉漆是水性金属银粉漆或是油性金属银粉漆；所述二氧化钛光催化 层掺杂的金属离子为铁离子、钒离子、铜离子、镁离子中的一种或两种。
本发明的另 一 目的是提供一种上述自洁净隔热保温陶瓷制品的制备方法。
实现上述目的的技术方案如下
一种制备自洁净隔热保温陶瓷制品的方法，包括如下步骤-
(a) 陶瓷基体表面的清洁与干燥；
(b) 在陶瓷表面涂敷金属银粉漆，退火热处理，制备金属银粉漆涂层； (C)将Si02溶胶涂敷于金属银粉漆涂层之上，制备二氧化硅离子阻挡层；
(d) 将掺杂金属离子的Ti02溶胶涂敷于二氧化硅离子阻挡层之上，制备掺杂有金属离子 的二氧化钛光催化层，其中，金属离子与钛离子的摩尔比为0.5~1%;
(e) 退火热处理。
优选地，当金属银粉漆为水性金属银粉漆时，退火处理温度是200-35(TC ，退火时升温 速率55t:/min;当金属银粉漆为油性银粉金属漆时，退火处理温度是40(TC-60(rC，退火时 升温速率S5。C/mm。
优选地，溶胶的涂敷方法是提拉法、旋涂法中的一种或两种相结合；金属银粉漆的涂 敷方法是刮涂法、刷涂法中的一种或两种相结合。
本发明的优点是采用三层成膜结构，金属漆涂层对太阳光中的红外光线有明显的反射效 果；离子阻挡层可以消除金属漆中杂质离子在退火过程中渗透到光催化剂层影响催化剂效率 的副作用；掺杂的二氧化钛层可达到高效清洁杀菌作用。三层膜的太阳光反射率在50%左右， 红外热反射在40%左右，能有效屏蔽太阳光与热福射。在一般的建筑物上使用，可有效降低 室内冷负荷。本发明所述陶瓷制品制作简易，陶瓷表面膜层稳定、抗刮磨。
本发明创造性地将自洁净薄膜涂层与热反射涂层相结合，使得涂层在具有自洁净、杀菌 消毒功能的同时，也对热红外进行反射。将其应用于建筑物墙面陶瓷，不但可以降低清洗成 本，同时节约建筑能耗，在一定程度上可达到节能环保的功效。
图l是陶瓷制品的涂层结构图; 图2是陶瓷制品的反射光谱图。
具体实施例方式
离子阻挡层Si02溶胶和掺杂的金属氧化物层溶胶的配制可按现有技术中的方法制备得 到，常规地，离子阻挡层Si02溶胶的配制方法是以乙醇为溶剂，硅酸酯为溶质，搅拌状态 下滴加适量HC1溶液，并调节pH为2 3，继续搅拌2h,陈化放置约24h即可。掺杂的金属 氧化物层溶胶的配制方法是将钛酸酯、乙醇、二乙酸胺按一定比例混合并连续均匀搅拌lh 使其充分进行水解、縮合反应，得溶液A。将一定量掺杂金属离子的无机盐配制成水溶液， 而后与适量乙醇相混合，得溶液B。将B也缓慢滴加到A溶液中，滴加完毕，继续搅拌0.5h， 暗处静置24h，即可得到掺杂的Ti溶胶。
实施例1
将陶瓷片水洗洁净，低温烘干，以刷涂法在陶瓷表面上刷一层油性高温金属银粉漆，马 弗炉中400-60(TC退火；用提拉成膜法于金属银粉漆涂层之上拉一层Si02溶胶，马弗炉中 400-600。C退火，制备二氧化硅离子阻挡层；而后继续提拉掺杂Fe离子的Ti02溶胶两次，其 中，Ti02溶胶中Fe离子和Ti离子的摩尔比为0.7%,提拉速度为50mm/min，提拉完毕后马 弗炉中400-60(TC退火处理，制备二氧化钛光催化层。样品于马弗炉中退火处理的升温速率是 3'C/min，保温时间是30min-lh，自然冷却后即可得到成品。
如图1所示，制备的自洁净隔热保温陶瓷制品，在陶瓷1表面依次涂覆有油性高温金属 银粉漆涂层2、 二氧化硅离子阻挡层3和掺杂有Fe离子的二氧化钛光催化层4。
所制得陶瓷制品的反射光谱见附图2所示，涂层的太阳光反射率在50%左右，红外热反 射在40%左右，在一般的建筑物上使用，建筑能耗冷负荷全年可降低10%左右；将我们所制 得的样品置于阳光下照射2天后，用自来水冲洗，膜层表面呈一层水膜无水珠团聚现象，表 明膜层自洁净效果良好。(其中，图2a是陶瓷制品(油性高温金属银粉漆/Si02/Ti02+Fe，50(TC退火)的太阳辐射反射图，图2b是陶瓷制品(油性高温金属银粉漆/Si02/Ti02+Fe， 50(TC退火)的红外热反射图。
实施例2
制备方法与实施例1大致相同，不同的是，金属漆成膜法由刷涂法改为刮涂法，金属离 子改为Cu离子，其中，Cu离子和Ti离子的摩尔比为0.9%。
制备的自洁净隔热保温陶瓷制品.在陶瓷表面依次涂覆有油性高温金属银粉漆涂层、二氧 化硅离子阻挡层和掺杂有Cu离子的二氧化钛光催化层。
实施例3
将陶瓷片水洗洁净，低温烘干，以陶瓷为衬底用刮涂法在其表面上刮一层水性金属银粉 漆，马弗炉中200-350。C退火；用提拉成膜法拉一层Si02溶胶，马弗炉中300-60(TC退火，制 备二氧化硅离子阻挡层；而后继续提拉掺杂V离子的Ti02溶胶两次，其中，V离子和Ti离 子的摩尔比为1%，提拉速度为50mm/min，提拉完毕后马弗炉中300-600。C退火处理，制备 二氧化钛光催化层。样品于马弗炉中退火处理的升温速率是2i:/min，保温时间是30min-lh， 自然冷却后即可得到成品。
所制备的自洁净隔热保温陶瓷制品，在陶瓷表面依次涂覆有水性金属银粉漆涂层、二氧 化硅离子阻挡层和掺杂有V离子的二氧化钛光催化层。
实施例4
制备方法与实施例3大致相同，不同的是，金属漆成膜法由刮涂法改为刷涂法，金属离 子为Mg离子，Mg离子和Ti离子的摩尔比为0.5%。水性金属银粉漆在马弗炉中退火温度为 200-350°C 。
所制备的自洁净隔热保温陶瓷制品.在陶瓷表面依次涂覆有水性金属银粉漆涂层、二氧化 硅离子阻挡层和掺杂有Mg离子的二氧化钛光催化层。
实施例2—4的所制得陶瓷制品的反射光谱与实施例1中自洁净隔热保温陶瓷制品的类似，自洁净效果良好。
权利要求
1.一种自洁净隔热保温陶瓷制品，其特征在于以陶瓷为衬底，在陶瓷表面依次涂覆有金属银粉漆涂层、二氧化硅离子阻挡层和掺杂有金属离子的二氧化钛光催化层。
2. 根据权利要求1中所述的自洁净隔热保温陶瓷制品，其特征在于所述二氧化钛光催 化层中金属离子与钛离子的摩尔比为0.5~1%。
3. 根据权利要求l中所述的自洁净隔热保温陶瓷制品，其特征在于所述金属银粉漆是 水性金属银粉漆或是油性金属银粉漆。
4. 根据权利要求1一3任一项所述的自洁净隔热保温陶瓷制品，其特征在于所述二氧化 钛光催化层掺杂的金属离子为铁离子、钒离子、铜离子、镁离子中的一种或两种。
5. —种制备权利要求1所述的自洁净隔热保温陶瓷制品的方法，其特征在于-包括如下步骤(a) 陶瓷表面的清洁与干燥；(b) 在陶瓷表面涂敷金属银粉漆，退火热处理，制备金属银粉漆涂层；(c) 将Si02溶胶涂敷于金属银粉漆涂层之上，制备二氧化硅离子阻挡层；(d) 将掺杂金属离子的Ti02溶胶涂敷于二氧化硅离子阻挡层之上，制备掺杂有金属离子 的二氧化钛光催化层；(e) 退火热处理。
6. 根据权利要求5中所述的制备方法，其特征在于所述二氧化钛光催化层中金属离子 与钛离子的摩尔比为0.5~1°/"
7. 根据权利要求5中所述的制备方法，其特征在于步骤(b)中所述金属银粉漆为水性金 属银粉漆，所述退火处理温度是200-35(TC，退火时升温速率S5'C/min。
8. 根据权利要求5中所述的制备方法，其特征在于步骤(b)中所述金属银粉漆为油性银 粉金属漆时，所述退火处理温度是400。C-60(rC，退火时升温速率S5'C/min。
9. 根据权利要求5 — 8任一项中所述的制备方法，其特征在于金属银粉漆的涂敷方法 是刮涂法、刷涂法中的一种或两种相结合。
10.根据权利要求5 — 8任一项中所述的制备方法，其特征在于溶胶的涂敷方法是提拉 法、旋涂法中的一种或两种相结合。
全文摘要
本发明提供一种自洁净隔热保温陶瓷制品及其制备方法。陶瓷制品在陶瓷基体的表面依次涂覆金属漆层、离子阻挡层和二氧化钛光催化层。制备方法步骤为(a)陶瓷基体表面的清洁与干燥；(b)在陶瓷表面涂敷金属银粉漆，退火热处理，制备金属银粉漆涂层；(c)将SiO<sub>2</sub>溶胶涂敷于金属银粉漆涂层之上，制备二氧化硅离子阻挡层；(d)将掺杂金属离子的TiO<sub>2</sub>溶胶涂敷于二氧化硅离子阻挡层之上，制备掺杂有金属离子的二氧化钛光催化层；(e)退火热处理。本发明创造性地将自洁净薄膜涂层与热反射涂层相结合，使涂层在具有自洁净、杀菌消毒功能的同时，也对热红外进行反射。将其应用于建筑物墙面陶瓷，不但可以降低清洗成本，同时节约建筑能耗，节能环保。
文档编号C04B41/90GK101293790SQ20081002886
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者刚 徐, 徐雪青, 庆 梁, 蕾 苗, 陈丽华 申请人:中国科学院广州能源研究所