CN108164142B - 一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦及其制备方法。该墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块70~80份、金属铜微米颗粒7~15份、Fe2O3微米颗粒2~8份、高岭土5~10份，采用喷涂的方法将组分配制成的悬浮液涂覆在碧瓦基板表面。本发明墙面瓦具有较强的超疏水性能、抗菌效果和耐摩擦性能。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦及其制备方法。
背景技术
最近几年随着节能的迫切需要，提高建筑材料的耐久性，超疏水建筑材料的应用与研发迫在眉睫。纳米疏水陶瓷釉料进行预可由添加金属纳米粒子负载在海泡石纤维。这种方法与瓷砖的标准制造工艺基本相一致，但海泡石在金属上的纳米颗粒由于产品成本高、市场供应量少。目前面临新的挑战是利用市场上现有的材料开发新型纳米功能釉。目前自清洁表面产品在市场上无论是对公众还是对制造公司来说都将是一个比较高端的产品。为使瓷砖具有新功能而必须解决的主要问题是其制造中使用的高温(约1000℃或更高)和使用的高活性成分。此外，量产的要求(即提高生产率)和降低生产成本也是这一市场的共同要求。此外，一般方法制备的疏水性和超疏水涂层通常机械不稳定，甚至不抵制用布擦拭，不具有抗菌特性极大地限制了它们的潜在用途。
发明内容
本发明是为了克服现有技术疏水墙面瓦原料昂贵、制备成本高和耐磨性差问题，提供一种原料价格低廉、制备成本低，具有杀菌特性和耐磨性好的墙面瓦。
本发明还提供了一种纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块70～80份、金属铜微米颗粒7～15份、Fe2O3微米颗粒2～8份、高岭土5～10份。
将陶瓷釉喷涂在碧瓦基板上，高岭土作为陶瓷釉的基本成分，陶瓷釉中的金属铜微米颗粒在玻璃熔块上的流动性较高，铜微米颗粒向玻璃熔块表面迁移并逐渐在其表面达到饱和状态，在高温氧气的环境中，金属铜被氧化成Cu2O和CuO，然后结晶为黑铜矿，黑铜矿晶体大小为纳米级别，在釉的表面形成一种类似于细胞状的纳米结构，其与Fe2O3等微米颗粒在涂层表面形成微米-纳米级别的凸起结构，这种微米-纳米级别凸起结构使墙面瓦表面具有特定的粗糙度，赋予墙面瓦具有较好的超疏水性能；此微米-纳米级别凸起结构在分布在涂层表面，使墙面瓦具有一定的粗糙度，在室外的环境条件下，墙面瓦表面极易滋生大量细菌，破坏涂层表面微米-纳米结构，使墙面瓦失去疏水性能，本发明中使用的金属铜微米颗粒在经过高温氧化后生成的纳米CuO晶体具有较强的抑菌作用，使细菌不能够在涂层表面繁殖，另外CuO晶体构成的表面能够增加墙面瓦的耐磨性，涂层表面微米-纳米结构受到摩擦不易损坏，使墙面瓦具有持久的疏水性能。陶瓷釉的配方中各组分价格低廉，容易获取，生产成本较低。
作为优选，所述玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 9～14份、BaO 0～4份、ZnO8～12份、PbO 0～2份、Al2O3 7～9份、B2O3 0.5～3份、SiO2 56～66份、ZrO2 0～1份。
作为优选，所述金属铜颗粒的平均粒度为1～6μm，Fe2O3颗粒的粒径为2～10μm。
一种如权利要求1所述的超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.1～0.3％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.1～0.2％的羧甲基纤维素混合后进行球磨20～25min形成悬浮液；
三聚磷酸钠作为悬浮剂，羧甲基纤维素可以提高釉面图层对碧瓦的附着力，使涂层不容易从壁瓦上脱落。
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上，在温度为90～92℃的条件下进行干燥；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1000～1200℃，升至最高温度后，保持温度进行快烧5～8分钟，得到墙面瓦。
作为优选，所述步骤(2)中干燥时间为3～4h。
作为优选，所述涂层的厚度为50～250μm。
根据釉层厚度，获得不同的美学效果，釉层厚度在50～250μm时，具有较好的美观效果。作为优选，所述步骤(3)中升温速率为30～35℃/min。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)具有较强的超疏水性能；(2)具有抗菌效果；(3)具有耐摩擦性能；(4)生产成本低；(5)涂层与壁瓦粘结牢固，不易脱落。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块70份、平均粒度为1μm的金属铜微米颗粒7份、粒径为2μm的Fe2O3微米颗粒2份、高岭土5份。
其中，玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 9份、ZnO 8份、Al2O3 7份、B2O3 0.5份、SiO2 56份。
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.1％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.1％的羧甲基纤维素混合后进行球磨20min形成悬浮液；
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，涂层的厚度为50μm，在温度为90℃的条件下进行干燥，干燥时间为3h；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1000℃，升温速率为30℃/min，升至最高温度后，保持温度进行快烧5分钟，得到墙面瓦。
实施例2
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块72份、平均粒度为2.2μm的金属铜微米颗粒10份、粒径为4μm的Fe2O3微米颗粒3份、高岭土6份。
其中，玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 10份、BaO 1份、ZnO 9份、PbO1份、Al2O3 7份、B2O3 1份、SiO2 56份。
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.15％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.12％的羧甲基纤维素混合后进行球磨22min形成悬浮液；
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，涂层的厚度为100μm，在温度为90℃的条件下进行干燥，干燥时间为3.2h；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1050℃，升温速率为32℃/min，升至最高温度后，保持温度进行快烧6分钟，得到墙面瓦。
实施例3
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块75份、平均粒度为2.5μm的金属铜微米颗粒12份、粒径为5μm的Fe2O3微米颗粒4份、高岭土7份。
其中，玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 11份、BaO 2份、ZnO 10份、PbO 1.2份、Al2O3 8份、B2O3 1.5份、SiO2 60份、ZrO2 0.5份。
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.2％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.15％的羧甲基纤维素混合后进行球磨23min形成悬浮液；
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，涂层的厚度为150μm，在温度为91℃的条件下进行干燥，干燥时间为3.5h；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1100℃，升温速率为33℃/min，升至最高温度后，保持温度进行快烧6.5分钟，得到墙面瓦。
实施例4
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块78份、平均粒度为3μm的金属铜微米颗粒13份、粒径为6μm的Fe2O3微米颗粒6份、高岭土8份。
其中，玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 12份、BaO 3份、ZnO 11份、PbO 1.5份、Al2O3 9份、B2O32份、SiO2 66份、ZrO2 1份。
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.25％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.18％的羧甲基纤维素混合后进行球磨24min形成悬浮液；
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，涂层的厚度为200μm，在温度为92℃的条件下进行干燥，干燥时间为3.8h；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1150℃，升温速率为34℃/min，升至最高温度后，保持温度进行快烧7分钟，得到墙面瓦。
实施例5
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块80份、平均粒度为6μm的金属铜微米颗粒15份、粒径为10μm的Fe2O3微米颗粒8份、高岭土10份。
其中，玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 14份、BaO 4份、ZnO 12份、PbO 2份、Al2O3 9份、B2O33份、SiO2 66份、ZrO2 1份。
一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.3％的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.2％的羧甲基纤维素混合后进行球磨25min形成悬浮液；
(2)将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，涂层的厚度为250μm，在温度为92℃的条件下进行干燥，干燥时间为4h；
(3)将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，升高温度至1200℃，升温速率为35℃/min，升至最高温度后，保持温度进行快烧8分钟，得到墙面瓦。
实施例1～5制得的样品的水接触角如下表所述：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 接触角(°度) | 103 | 105 | 107 | 115 | 135 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，所述墙面瓦包括碧瓦基板和涂覆在碧瓦基板表面的陶瓷釉，其特征在于，所述陶瓷釉由以下重量份数配比的原料制成：玻璃质熔块70~80份、平均粒度为1~6μm的金属铜微米颗粒7~15份、Fe2O3微米颗粒2~8份、高岭土5~10份；
所述建筑墙面瓦的制备方法包括以下步骤：
（1）将陶瓷釉、陶瓷釉质量分数0.1~0.3%的三聚磷酸钠和陶瓷釉质量分数0.1~0.2%的羧甲基纤维素混合后进行球磨20~25min形成悬浮液；
（2）将悬浮液喷涂在成型的碧瓦基板上形成涂层，在温度为90~92℃的条件下进行干燥；
（3）将干燥后的碧瓦基板置入熔炉进行快烧，以升温速率为30~35℃/min升高温度至1000~1200℃，升至最高温度后，保持温度进行快烧5~8分钟，得到墙面瓦。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，其特征在于，所述玻璃质熔块由以下重量份数配比的原料制成：CaO 9~14份、BaO 0~4份、ZnO 8~12份、 PbO 0~2份、Al2O3 7~9份、B2O3 0.5~3份、SiO2 56~66份、ZrO2 0~1份。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，其特征在于，Fe2O3颗粒的粒径为2~10μm。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，其特征在于，所述步骤（2）中干燥时间为3~4h。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米技术修饰的建筑墙面瓦，其特征在于，所述涂层的厚度为50~250μm。
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