一種陶瓷表面修飾方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能陶瓷表面修飾方法。包括對陶瓷胚體表面進行預處理，然后涂覆硅溶膠并烘干，最后高溫燒結。陶瓷胚體表面預處理為除塵和干燥；硅溶膠粒徑范圍為3.5nm-10nm，固含量為5wt％-20wt％；烘干溫度在80℃-100℃，時間為2-5h；高溫燒結4-8℃/min由室溫升至1100℃-1200℃，恒溫2-5h。用硅溶膠作為表面修飾劑，經高溫燒結后的主要產物是SiO2，其耐熱性和穩(wěn)定性都很好，而且硅溶膠無毒環(huán)保，不易開裂且促進燒結，不像有機物在揮發(fā)或裂解過程中對制品造成顯微缺陷，且硅溶膠作為典型的無機溶膠，具備顯著的抗菌能力，因此無需在涂層中再添加抗菌劑，經濟環(huán)保。
【專利說明】一種陶瓷表面修飾方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能陶瓷表面修飾方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們對生活質量要求的不斷提高和環(huán)保意識的逐漸增強，人們對傳統(tǒng)的建筑衛(wèi)生陶瓷制品，提出了更高的要求，主要集中體現(xiàn)在陶瓷制品的抗污抗菌、自清潔等方面。日常生活中常用的方法是采用表面活性劑、堿性除垢劑或酸性除垢劑之類的清潔劑，用清潔刷反復地洗擦其表面。但該法使得清洗頻率高，工作量大，特別是清洗污水含較多使水體富營養(yǎng)化的成分，導致水污染。為了避免較為煩瑣的清洗和得到更為清潔的表面，提高制品的抗污抗菌、自清潔能力可有效的提高人們生活質量，降低環(huán)境負荷。
[0003]目前主要是以人工合成的涂層材料對陶瓷表面進行修飾達到提高陶瓷的抗污抗菌、自清潔能力。人工合成的涂層材料主要分為無機和有機兩大類，由于有機類涂層材料存在抗污抗菌性比較弱，耐熱性、穩(wěn)定性比較差，且自身分解的產物和揮發(fā)物可能對人體有害，不適合用于高溫加工等缺點，限制了其使用，因而逐漸被無機類的涂層材料所替代。

【發(fā)明內容】

[0004]本分發(fā)明提供了一種簡易可控的工藝實現(xiàn)對陶瓷表面的修飾，達到顯著增強陶瓷的抗污抗菌性，自潔和易潔性能。
[0005]為達到上述目的，采用技術方案如下:
[0006]一種陶瓷表面修飾方法，包括對陶瓷胚體表面進行預處理，然后涂覆硅溶膠并烘干，最后高溫燒結。
[0007]按上述方案，所述 的硅溶膠采用如下方法制備而來:
[0008]將正硅酸乙酯和無水乙醇按混合均勻，同時將去離子水、分散劑PVP、草酸和無水乙醇混合均勻，再將兩者混合分散均勻后得到前驅液；然后用硝酸調節(jié)pH到2~4之間，攪拌并在40°C~90°C保溫0.5h~2h得到硅溶膠。
[0009]按上述方案，陶瓷胚體表面預處理為除塵和干燥。
[0010]按上述方案，所述的硅溶膠粒徑范圍為3.5nm~10nm，硅溶膠的固含量為5wt%~20wt %。
[0011]按上述方案，烘干溫度在80°C~100°C，時間為2~5h。
[0012]按上述方案，高溫燒結為空氣氣氛，4_8°C /min由室溫升至1100°C -1200°C，恒溫2-5h。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:
[0014]用硅溶膠作為表面修飾劑，經高溫燒結后的主要產物是Si02，其耐熱性和穩(wěn)定性都很好，而且硅溶膠無毒環(huán)保，不易開裂且促進燒結，不像有機物在揮發(fā)或裂解過程中對制品造成顯微缺陷。
[0015]硅溶膠作為典型的無機溶膠，具備顯著的抗菌能力，因此無需在涂層中再添加抗菌劑，經濟環(huán)保。
[0016]采用溶膠-凝膠法制備硅溶膠，工藝簡單可控，且能將硅溶膠直接涂覆陶瓷胚體表面，整個制備周期短。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1:未涂覆硅溶膠陶瓷掃描電鏡放大100倍(實施例4)。
[0018]圖2:硅溶膠涂覆后燒結陶瓷掃描電鏡放大100倍(實施例4)。
[0019]圖3:未涂覆硅溶膠陶瓷掃描電鏡放大200倍(實施例5)。
[0020]圖4:硅溶膠涂覆后燒結陶瓷掃描電鏡放大200倍(實施例5)。
[0021]圖5:未涂覆硅溶膠陶瓷掃描電鏡放大500倍(實施例6)。
[0022]圖6:硅溶膠涂覆后燒結陶瓷掃描電鏡放大500倍(實施例6)?！揪唧w實施方式】
[0023]以下實施例是本發(fā)明技術方案的進一步解釋，不作為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0024]硅溶膠的制備:
[0025]實施例1
[0026]I).將正硅酸乙酯與無水乙醇按摩爾比為1:6混合，以去離子水、分散劑PVP:草酸與無水乙醇按摩爾比為1:8:0.05:0.002混合，分別超聲分散5min后，混合再次超聲處理30min，水溫控制在0°C左右，得到前驅液；
[0027]2).向步驟I得到的前驅液中緩慢滴加一定量的硝酸，調節(jié)pH到2 ；
[0028]3).將步驟2中得到的混合液溫度控制在70°C，高速攪拌并冷凝回流lh，即可制得透明、粒徑范圍為3.5nm~IOnm的娃溶膠；備用。
[0029]實施例2
[0030]I).將正硅酸乙酯與無水乙醇按摩爾比為1:8混合，以去離子水、分散劑PVP:草酸與無水乙醇按摩爾比為1:14:0.06:0.004混合，分別超聲分散5min后，混合再次超聲處理30min，水溫控制在0°C左右，得到前驅液；
[0031]2).向步驟I得到的前驅液中緩慢滴加一定量的硝酸，調節(jié)pH到3 ；
[0032]3).將步驟2中得到的混合液溫度控制在90°C，高速攪拌并冷凝回流0.5h，即可制得透明、粒徑范圍為3.5nm~IOnm的娃溶膠；備用。
[0033]實施例3
[0034]I).將正硅酸乙酯與無水乙醇按摩爾比為1:7混合，以去離子水、分散劑PVP:草酸與無水乙醇按摩爾比為1:10:0.06:0.003混合，分別超聲分散5min后，混合再次超聲處理30min，水溫控制在0°C左右，得到前驅液；
[0035]2).向步驟I得到的前驅液中緩慢滴加一定量的硝酸，調節(jié)pH到4 ；
[0036]3).將步驟2中得到的混合液溫度控制在40°C，高速攪拌并冷凝回流2h，即可制得透明、粒徑范圍為3.5nm~IOnm的娃溶膠；備用。
[0037]陶瓷表面修飾:
[0038]實施例4
[0039]預處理:先對陶瓷胚體用酒精擦拭除去表面雜質和灰塵，然后在烘箱內徹底干燥備用；并做掃描電鏡(見附圖1)
[0040]涂覆并烘干:將實施例1制備的硅溶膠(調整固含量為5wt% )均勻涂覆到陶瓷胚體表面，然后置于80°C的烘箱中烘干，干燥時間為5h ；
[0041]高溫燒結:將低溫預處理后的陶瓷胚體置于空氣氣氛，升溫速率為8V /min的程序由室溫升至1100°c°c，恒溫5h燒結；并做掃描電鏡(見附圖2)。
[0042]實施例5
[0043]預處理:先對陶瓷胚體用酒精擦拭除去表面雜質和灰塵，然后在烘箱內徹底干燥備用；并做掃描電鏡(見附圖3)。
[0044]涂覆并烘干:將實施例2制備的硅溶膠(調整固含量為20wt% )均勻涂覆到陶瓷胚體表面，然后置于100°c的烘箱中烘干，干燥時間為2h ；
[0045]高溫燒結:將低溫預處理后的陶瓷胚體置于空氣氣氛，升溫速率為6°C /min的程序由室溫升至1200°C，恒溫5h燒結；并做掃描電鏡(見附圖4)。
[0046]經過附圖1與附圖2的對比，未經硅溶膠涂敷處理燒結后的樣品，表面存在較多的孔隙和裂縫；而經過硅溶膠涂覆后燒結的樣品表面沒有明顯裂紋及空隙，表面非常密實；由此證實，經過硅溶膠的涂敷，對陶瓷表面起到了修飾的作用。
[0047]實施例6
[0048]預處理:先對陶瓷胚體用酒精擦拭除去表面雜質和灰塵，然后在烘箱內徹底干燥備用；并做掃描電鏡(見附圖5)。
[0049]涂覆并烘干:將實施例3制備的硅溶膠(調整固含量為10wt% )均勻涂覆到陶瓷胚體表面，然后置于90°C的烘箱中烘干，干燥時間為3.5h ；
[0050]高溫燒結:將低溫預處理后的陶瓷胚體置于空氣氣氛，升溫速率為4°C /min的程序由室溫升至1150°C，恒溫3.5h燒結；并做掃描電鏡(見附圖6)。
【權利要求】
1.一種陶瓷表面修飾方法，其特征在于包括對陶瓷胚體表面進行預處理，然后涂覆硅溶膠并烘干，最后高溫燒結。
2.如權利要求1所述的陶瓷表面修飾方法，其特征在于所述的硅溶膠采用如下方法制備而來: 將正硅酸乙酯和無水乙醇按混合均勻，同時將去離子水、分散劑PVP、草酸和無水乙醇混合均勻，再將兩者混合分散均勻后得到前驅液；然后用硝酸調節(jié)PH到2~4之間，攪拌并在40°C~90°C保溫0.5h~2h得到硅溶膠。
3.如權利要求1所述的陶瓷表面修飾方法，其特征在于陶瓷胚體表面預處理為除塵和干燥。
4.如權利要求1所述的陶瓷表面修飾方法，其特征在于所述的硅溶膠粒徑范圍為3.5nm~1Onm,娃溶膠的固含量為5wt%~20wt%。
5.如權利要求1所述的陶瓷表面修飾方法，其特征在于烘干溫度在80°C~100°C，時間為2~5h。
6.如權利要求1所述的陶瓷表面修飾方法，其特征在于高溫燒結為空氣氣氛，4-8°C/min 由室溫升至 1lOO。C -1200。C，恒溫 2_5h。
【文檔編號】C04B41/85GK103613406SQ201310567992
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】黃志良, 陳巧巧, 詹剛, 魯冕, 石月, 陳常連 申請人:武漢工程大學