本发明涉及新型材料制造技术领域，具体涉及一种纳米抗菌负离子功能墨水及其制备方法和应用。
背景技术
抗菌负离子陶瓷砖是一种环保型新型功能材料，在保持陶瓷制品原有使用功能和装饰效果的同时，增加消毒杀菌、化学降解、负离子释放等功能，使其具有抗菌、除臭、防治疾病、医疗保健等功能，从而能够广泛用于卫生、医疗、家庭居室、民用或工业建筑。
目前，生产抗菌陶瓷砖主要方法有：(1)将抗菌材料直接引入釉料，一次烧成陶瓷抗菌釉面；(2)在底釉上喷涂抗菌釉层，中温一次或二次烧成；(3)在普通陶瓷器件的表面，涂敷抗菌薄膜，低温烧烤即可。
目前，生产负离子陶瓷砖主要方法有：(1)将负离子材料引入坯体，一次烧成；(2)将负离子釉直接引入釉料，一次烧成陶瓷负离子釉面；(3)在底釉上喷涂负离子釉层，中温一次或二次烧成；(4)在普通陶瓷器件的表面，涂敷负离子薄膜，低温烧烤即可；(5)在印花釉面直接喷印负离子墨水。
但是，在工业生产中，在陶瓷釉料配方中加入抗菌材料或者负离子材料，实际加入量较大，生产成本过高；并且在陶瓷砖生产过程中，较易出现缩釉、釉裂等釉面缺陷；表面涂敷层法虽有较好的效果，但存在制备方法复杂，牢固度差等问题。
并且，在整个陶瓷行业中，同时在釉料中加入抗菌材料和负离子材料来制备抗菌负离子陶瓷砖，并未成功推出。因此，纳米抗菌负离子功能墨水的推出，解决了陶瓷行业对在一片陶瓷砖上同时具备抗菌功能和负离子功能的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种纳米抗菌负离子功能墨水及其制备方法和应用，采用抗菌材料、负离子材料、溶剂和超分散剂制备成纳米抗菌负离子功能墨水，再进一步制备抗菌负离子陶瓷砖，丰富了现有陶瓷喷墨打印用墨水的功能，改变了将抗菌材料、负离子材料加入到陶瓷坯体或釉料中的生产方式，可减少抗菌材料、负离子材料加入量，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米抗菌负离子功能墨水，由抗菌材料、负离子材料、溶剂和超分散剂按质量比10～40:5～30:50～85:3～10混合分散后，经球磨、砂磨、除铁、调节表面张力及粘度、过滤等工序加工而成。
根据以上方案，所述抗菌材料包括金属离子型抗菌材料、光催化型抗菌材料、复合型抗菌材料中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述金属离子型抗菌材料为以具有抗菌作用的金属化合物(如银、铜、锌等盐类)为无机载体制成的抗菌材料。
根据以上方案，所述光催化型抗菌材料为钛系抗菌材料。
根据以上方案，所述复合型抗菌材料包括无机-有机复合型抗菌材料、金属离子与光催化复合型抗菌材料、稀土元素激活银系复合型抗菌材料、稀土元素激活光催化系复合型抗菌材料中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述负离子材料为纳米电气石粉、镧系元素、稀土元素种任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述溶剂为白矿油、异丙基联苯、异构烷烃中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述超分散剂为聚丙烯酸酯型分散剂。
一种纳米抗菌负离子功能墨水的制备方法，包括如下步骤：
1)按质量比称取抗菌材料、负离子材料、溶剂和超分散剂，置于搅拌机中进行搅拌混合与分散；
2)将搅拌后的混合分散物置于球磨机进行球磨；
3)球磨一定时间后取样检测粒度，达到一定要求后，将球磨后的混合分散物转至砂磨机进行砂磨；
4)将砂磨后的混合分散物进行除铁、调节表面张力和粘度、过滤，即得产品纳米抗菌负离子功能墨水。
根据以上方案，所述搅拌机为篮式搅拌机，搅拌时间为0.5h，搅拌转速为650r/min。
根据以上方案，所述球磨机为卧式砂磨机，转速为35～55r/min，球磨时的球磨效率为100～150kg/h，将所述搅拌后的混合分散物球磨至细度为d100<5μm，即可转投砂磨机砂磨。
根据以上方案，所述砂磨机为卧式砂磨机，转速为1100～1300r/min，砂磨时的砂磨效率为35～38kg/h，将所述搅拌后的混合分散物砂磨至细度为d10>0.2μm，d90为0.55～0.65μm，d100<1μm；所述纳米抗菌负离子功能墨水的粘度控制为8～20mpa·s、表面张力控制为20～30mn/m、比重控制为1.050～1.200g/cm3。
一种抗菌负离子陶瓷砖的生产方法，包括如下步骤：
1)配置陶瓷原料；
2)加水、减胶剂，球磨后制成陶瓷浆料；
3)将陶瓷浆料喷雾造粒，得到粉料；
4)将粉料压制成型，形成陶瓷砖坯体；
5)坯体干燥；
6)施釉面；
7)印花；
8)喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水；
9)烧制成成品。
根据以上方案，所述喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水时，温度控制在40～50℃，喷头距印花后的陶瓷砖坯体距离为3.0～5.0mm，所述纳米抗菌负离子功能墨水用量为6～10g/m2。
本发明的抗菌负离子陶瓷砖的生产方法中陶瓷原料为现有陶瓷技术的配方，喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水之前的各步骤的控制参数与现有陶瓷生产技术相同。
本发明使用超分散剂进行悬浮分散，并用篮式搅拌机进行预超级分散搅拌，后采用球磨机进行大颗粒预球磨、砂磨机进行分散研磨，产出的墨水成品具备分散性好的特点；本发明是采用超分散剂并结合砂磨机进行研磨，成品颗粒度达到纳米级别，分散混合充分均匀，稳定性能高；本发明将抗菌材料、负离子材料制备成墨水，研磨达到一定要求的细度，并根据各种型号的喷墨机打印喷头要求参数来调节墨水的表面张力及粘度，并经过除铁过滤，产出的墨水成品对各型号喷墨机打印喷头适应性良好；本发明将抗菌材料、负离子材料制备成墨水，通过喷墨机喷墨打印至瓷砖表面烧制成后抗菌负离子陶瓷砖，与传统抗菌砖、负离子砖生产相比大大减少了抗菌材料、负离子材料的用量，降低了抗菌砖、负离子砖的生产成本，并解决了陶瓷行业在一片砖上同时具备抗菌功能和负离子功能的难题。
本发明的有益效果是：
1)本发明提供了一种新型纳米抗菌负离子功能墨水，使用超分散剂进行悬浮分散，并用篮式搅拌机进行预分散搅拌，后采用球磨机进行大颗粒预球磨、砂磨机进行分散研磨，成品分散性好；采用超分散剂并结合砂磨机进行研磨，成品颗粒度达到纳米级别，分散混合充分均匀，成品稳定性能高；
2)本发明将抗菌材料制备成墨水，研磨达到一定要求的细度，并根据各种型号的喷墨机打印喷头要求参数来调节墨水的表面张力及粘度，并经过除铁过滤，产出的墨水成品对各型号喷墨机打印喷头适应性良好；
3)本发明将抗菌材料、负离子材料制备成墨水，通过喷墨机喷墨打印至瓷砖表面烧制成后抗菌负离子陶瓷砖，与传统抗菌砖、负离子砖生产相比大大减少了抗菌材料、负离子材料的用量，降低了抗菌砖、负离子砖的生产成本；
4)本发明的纳米抗菌负离子功能墨水，解决了陶瓷行业在一片砖上同时具备抗菌功能和负离子功能的难题。
5)本发明的纳米抗菌负离子功能墨水与釉面兼容性好，不会产生釉面缺陷；
6)本发明采用喷墨打印技术将纳米抗菌负离子功能墨水打印在陶瓷砖上，随时可调整抗菌材料、负离子材料用量，节约材料成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种纳米抗菌负离子功能墨水及其制备方法，包括如下步骤：
1)按质量比5:10:10:70:5分别称取抗菌材料纳米tio2粉，纳米ag2o粉、负离子材料纳米电气石粉、溶剂白矿油、超分散剂聚丙烯酸乙酯，置于篮式搅拌机中在650r/min的转速下搅拌0.5h，将原料混合与分散；
2)将搅拌后的混合分散物置于100kg的卧式球磨机进行球磨，砂磨效率为150kg/h，转速为45r/min，球磨到混合分散物的细度为d100<5μm；
3)将球磨后的混合分散物置于30l卧式砂磨机进行砂磨，砂磨效率为35kg/h，转速为1250r/min，砂磨到混合分散物的细度为d10>0.2μm，d90为0.55～0.65μm，d100<1μm；
4)将符合细度要求的混合分散物进行除铁、调节表面张力及粘度、比重调节，粘度最终控制到10.5mpa·s，表面张力最终控制到26.3mn/m，比重最终控制到1.162g/cm3；
5)将砂磨后的混合分散物在抽真空条件下，使用孔径≤1μm的滤网进行过滤，即得产品纳米抗菌负离子功能墨水。
实施例2：
本发明提供一种纳米抗菌负离子功能墨水及其制备方法，基本同实施例1，不同之在于：所用原料为质量比为4:7:9:5:70:5的抗菌材料纳米zno粉，纳米tio2粉、负离子材料氧化铈，纳米电气石粉、溶剂异丙基联苯、超分散剂聚丙烯酸甲酯。
实施例3：
本发明提供一种纳米抗菌负离子功能墨水及其制备方法，基本同实施例1，不同之在于：所用原料为质量比为6:6:12:8:32:28:8的抗菌材料纳米ag2o粉，纳米zno粉、负离子材料氧化镧，纳米电气石粉、溶剂异丙基联苯，异构烷烃、超分散剂聚丙烯酸十二烷基酯。
实施例4：
本发明提供一种抗菌负离子陶瓷砖的生产方法，包括如下步骤：
1)配置陶瓷原料：坚石粉10％、1#钾钠砂10％、恩平钾钠砂26％、山坡泥8％、高铝泥10％、阳东泥4％、膨润土2.5％、滑石泥1.5％、9号石粉11％、灶钾钠石粉(广西)15％、铝矾土3％，然后将各原材料组分混合均匀；
2)将配置得到的陶瓷原料至于球磨机中加水和减胶剂进行球磨，经球磨后得到陶瓷浆料，所得的陶瓷浆料的浆料水份为35％左右，浆料流速为45～55s，浆料细度为250目，筛余为1.0g；
3)将陶瓷浆料喷雾造粒，得到粉料颗粒级配为20目上<5％，30～80目>75％，100目下<3％；
4)利用3800吨压机，成型压力为320±20kg/cm2压制成型，形成陶瓷砖坯体，压制次数为10±0.2次/分，成型厚度为8.5～9.1mm，成型尺寸为300×600mm；
5)坯体干燥：干燥窑周期为45min，干燥坯体强度1.3mpa，上釉前，坯体温度控制在55℃；
6)施釉面：在陶瓷坯体上面釉，其面釉组成：钠长石22％、钾长石25％、方解石5％、烧滑石8％、氧化铝9％、氧化锌3％、高岭土7％煅烧土8％、白云石14％、硅酸锆7％，采取钟罩淋釉方式，流速为流速60s，比重为1.85g/ml，施秞量为120g/片，釉料细度为325目，筛余0.5g；
7)印花：采用喷墨打印印花，1～5通道的颜色分别为蓝色/棕色/深黄色/桔黄色/黑色，喷墨打印温度在43℃，喷头距坯体距离为3.5mm，喷墨打印真空度为86，皮带速度为20～25m/min；
8)喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水：温度在40℃，喷头距坯体距离为3.5mm，喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水用量为7.5g/m2；
9)将喷墨打印纳米抗菌负离子功能墨水后的坯体置于窑炉中烧成，烧成温度为1185℃，制得成品抗菌负离子功能陶瓷砖。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。