專利名稱：多功能健康陶瓷材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種陶瓷材料及其制備方法和它的用途，特別涉及一種多功能健康陶瓷材料及其制備方法和用途。
本發(fā)明的
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，環(huán)境與健康意識(shí)正在逐步增強(qiáng)，綠色材料及環(huán)保產(chǎn)品將日益被人們所關(guān)注。健康、長(zhǎng)壽、舒適已經(jīng)成為現(xiàn)代人追求的最高目標(biāo)?？咕?、保健、環(huán)保制品應(yīng)運(yùn)而生，并獲得迅速發(fā)展。而陶瓷制品無論作為日用瓷還是作為家居、裝飾等健筑用瓷都與人們的日常生活息息相關(guān)，所以人們對(duì)各類陶瓷制品的衛(wèi)生保健功能也提出了更高的要求。
在特開平7-196384(1995)文獻(xiàn)中公開了一種抗菌陶瓷，是在釉中外加含銀抗菌陶瓷粉的方法燒制而成的。該陶瓷只有抗菌功能，而不具備輻射遠(yuǎn)紅外線、活化水功能。
在CN 1337379 A文獻(xiàn)中公開了一種具有抑菌功能遠(yuǎn)紅外輻射陶瓷釉層及其制備方法，其特色及創(chuàng)新在于將高性能紅外輻射陶瓷材料作為功能性添加劑應(yīng)用于陶瓷釉料中，利用釉面所產(chǎn)生的紅外輻射特有的熱效應(yīng)破壞菌體的新陳代謝和生長(zhǎng)繁殖，在不使用專門抗菌劑的條件下取得了顯著的抗菌效果，但其紅外輻射率僅為82-83％，且不具備活化水功能。
在CN1339622A文獻(xiàn)中公開了一種含有多功能復(fù)合陶瓷材料的織物及制備方法，該復(fù)合陶瓷材料只具有輻射紅外線及產(chǎn)生負(fù)離子的功能，而不具有抗菌功能。
在USP6034013文獻(xiàn)中公開了一種將電氣石粉燒成玻璃球及制品可以凈化水的技術(shù)，但該玻璃球及制品不具備抗菌功能。
盡管目前國內(nèi)外市場(chǎng)上抗菌、保健陶瓷材料眾多，但功能比較單一，能滿足人們對(duì)“健康、長(zhǎng)壽、舒適”產(chǎn)品的迫切需求的、同時(shí)具有抗菌、活化水、輻射超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外、產(chǎn)生負(fù)離子和溶出微量元素等多功能健康陶瓷材料還沒有見研究報(bào)道。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的陶瓷材料功能單一的技術(shù)問題，從而提供一種多功能健康陶瓷材料及其制備方法和用途。該陶瓷材料可同時(shí)具有抗菌、活化水、輻射超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外、產(chǎn)生負(fù)離子和溶出微量元素等多種功能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下多功能健康陶瓷材料組成成分如下(重量％)SiO240-70％、 Al2O310.0-18％、Fe2O3 0.5-2.5％、Na2O1.5-3.0％、 K2O 0.1-5.5％、CaO 0.1-9.0％、ZnO 4.0-8.0％、 B2O3 1.0-2.4％、 MgO 0-4.0％，余量為稀土氧化物及其不可避免的雜質(zhì)。
多功能健康陶瓷材料的制備的工藝步驟如下(1)將20-50的％天然無機(jī)非金屬礦、3-15％的電氣石、1-5％的納米復(fù)合耐高溫抗菌材料、10-40的％石英、8-15％的氧化鋁、4-10％的氧化鋅、羧甲基纖維素、水依次放入球磨機(jī)中球磨，過325目篩，制成漿料；(2)將(1)中漿料注漿成塊體、球型或施釉于陶瓷坯體，在燒結(jié)爐內(nèi)1200-1350℃下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷塊、陶瓷球、陶瓷杯、陶瓷板、陶瓷管等陶瓷制品，其中的羧甲基纖維素、水燒結(jié)時(shí)被去除；(3)將(2)中陶瓷塊破碎成200目陶瓷粉后，放入球磨機(jī)內(nèi)研磨成平均粒徑小于10微米的陶瓷粉末，制成多功能健康陶瓷粉；多功能健康陶瓷材料的制備方法中所說的天然無機(jī)非金屬礦為蒙托石、鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、高嶺土、沸石中的一種或幾種。
多功能健康陶瓷材料的制備方法中所說的電氣石可以是鐵電氣石、鎂電氣石、鋰電氣石中的一種或幾種。
多功能健康陶瓷材料的制備方法中所說的納米復(fù)合耐高溫抗菌材料含有納米氧化鋅、粘土、稀土、氧化硅、氧化硼、氧化鎂等。納米復(fù)合耐高溫抗菌材料已由山東正元納米材料工程有限公司生產(chǎn)銷售。
上述所說的任何一種多功能健康陶瓷材料可用于制造具有輻射遠(yuǎn)紅外線、抗菌、活化水、凈化水、溶出有益人體健康的微量元素、釋放負(fù)離子功能的制品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果1.應(yīng)用天然無機(jī)礦物材料、納米復(fù)合耐高溫抗菌材料等多種無機(jī)非金屬材料備的多功能健康陶瓷材料及其制品具有輻射遠(yuǎn)紅外線、抗菌、活化水、凈化水、溶出有益人體健康的微量元素、釋放負(fù)離子、提高植物種子發(fā)芽率等多種健康功能。
2.多功能健康陶瓷材料在半小時(shí)內(nèi)可使自來水活化、凈化，具有沉降重金屬離子、消除有毒氣體及溶出有益微量元素的功能。經(jīng)測(cè)試，2.5小時(shí)內(nèi)可使普通自來水的半峰寬由原來的115.33Hz降至88.63Hz，具有優(yōu)異的活化水功能。
3.多功能健康陶瓷材料對(duì)金黃色葡萄球菌的24小時(shí)殺抑率達(dá)到99.99％，具有優(yōu)異的抗菌功能。
4.多功能健康陶瓷材料采用無機(jī)非金屬礦物作為紅外功能添加劑，這些物質(zhì)遠(yuǎn)比一般遠(yuǎn)紅外陶瓷粉粉體材料Al2O3、ZrO2輻射性能強(qiáng)大。
5.多功能健康陶瓷材料中同時(shí)添加電氣石和納米復(fù)合耐高溫抗菌材料，極性晶體電氣石和納米復(fù)合耐高溫抗菌材料中稀土元素協(xié)同增效，使材料同時(shí)具備抗菌、輻射超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外、產(chǎn)生負(fù)離子、活化水和溶出微量元素等多種功能。
6.多功能健康陶瓷材料可使白酒醇香宜人，縮短其釀造窖藏周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。
7.用多功能健康陶瓷材料處理的水培育種子，可顯著提高發(fā)芽率。
8.多功能健康陶瓷材料在陶瓷、紡織、煙酒、水凈化活化、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等行業(yè)具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
9.生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，效率高。
本發(fā)明的


如下圖1是陶瓷水杯坯體500倍放大后顯微結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是陶瓷坯體和釉層結(jié)合部250倍放大后顯微結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1坯體，2釉層；圖3是經(jīng)多功能健康陶瓷水杯活化后的自來水核磁共振效果圖；圖4是未經(jīng)多功能健康陶瓷水杯活化的自來水核磁共振效果圖；圖5是經(jīng)活化和未經(jīng)活化的自來水處理蠶豆種子的發(fā)芽率比較曲線圖；圖6是經(jīng)活化和未經(jīng)活化的自來水處理高梁種子的發(fā)芽率比較曲線圖；圖7是經(jīng)活化和未經(jīng)活化的自來水處理綠豌豆種子的發(fā)芽率比較曲線圖；圖8是經(jīng)活化和未經(jīng)活化的自來水處理花生種子的發(fā)芽率比較曲線圖；圖5、6、7、8中■表示活化水，◆表示普通水；圖9是經(jīng)多功能健康陶瓷酒具盛裝過的酒乙醇分子被水分子包絡(luò)并形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)圖；圖10是用普通器具盛裝的酒，其中水分子和乙醇分子呈散亂的分布狀態(tài)圖，圖9、10中●表示水分子，○表示乙醇分子；圖11是多功能健康陶瓷粉末顆粒形貌放大5000倍圖。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下實(shí)施例1用多功能健康陶瓷材料制成的水杯具有優(yōu)良活化水功能。
(1)將鈉長(zhǎng)石30克、蒙托石12克、鐵電氣石3克、納米復(fù)合耐高溫抗菌材料3克、石英40克、氧化鋁8克、氧化鋅6克及少量羧甲基纖維素、水混合，放入球磨機(jī)內(nèi)研磨，制成漿料；(2)將(1)中漿料施釉于陶瓷水杯坯體，放在燒結(jié)爐內(nèi)1350℃下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷水杯。
經(jīng)檢測(cè)，釉的成分為(重量％)SiO269.97、Al2O316.57、Fe2O30.57、Na2O2.84、K2O0.11、CaO0.39、ZnO6.75、B2O31.53、MgO0.34，余量為稀土氧化物及其不可避免的雜質(zhì)。
用PHILIPS XL30掃描電鏡分析陶瓷水杯坯體的500倍放大后顯微結(jié)構(gòu)如圖1所示；陶瓷坯體和釉層結(jié)合部250倍放大后顯微結(jié)構(gòu)圖2所示。
用上述制成的多功能健康陶瓷水杯盛裝自來水2.5小時(shí)，取6ml經(jīng)多功能健康陶瓷水杯盛裝活化和未經(jīng)活化的自來水用VARIAN UNITE PLUS 400兆波普儀檢測(cè)。經(jīng)活化后的自來水核磁共振效果如圖3所示；未經(jīng)活化的自來水核磁共振效果如圖4所示。
從圖3、圖4可以看出經(jīng)活化的自來水半峰寬為88.63Hz，而普通自來水的半峰寬為115.37Hz。據(jù)資料顯示，(1)半峰寬在100Hz以下的水具有5～6個(gè)水分子締合的小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，使水的大分子團(tuán)變小，將水活化為負(fù)離子水；(2)由于水的大分子團(tuán)變小，所以水的比重增大，可釋放溶解在水中的有毒氣體，使重金屬下沉，具有凈化水功能。
活化水經(jīng)建材環(huán)境監(jiān)測(cè)中心測(cè)試，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等有99.9％殺滅率，具有很強(qiáng)的抗菌功能。
活化水經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)院測(cè)試，紅外輻射率達(dá)到92％，具有很強(qiáng)的輻射遠(yuǎn)紅外線功能。
經(jīng)國家無機(jī)鹽質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心原子分光光度儀測(cè)試，陶瓷材料溶出K、Ca、Mg、Zn、Fe等多種對(duì)人體有益的微量元素。沒有任何對(duì)人體有害的元素溶出。
經(jīng)國家建筑材料工業(yè)建材放射性監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試，本產(chǎn)品內(nèi)照射指數(shù)為0.2(國家規(guī)定指標(biāo)≤1.0)，外照射指數(shù)為0.3(國家規(guī)定指標(biāo)≤1.3)。達(dá)到國家A類產(chǎn)品水平。
實(shí)施例2用多功能健康陶瓷材料處理過的自來水對(duì)植物種子發(fā)芽率的實(shí)驗(yàn)用實(shí)施例1中制備的多功能健康陶瓷材料漿料注漿成球型，在燒結(jié)爐內(nèi)1300℃下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷球。
經(jīng)檢測(cè)，多功能健康陶瓷球的成分與實(shí)施例1相同。
將多功能健康陶瓷球放入盛有自來水的筒內(nèi)，靜止2.5小時(shí)。取經(jīng)過處理的自來水和普通自來水分別浸泡蠶豆、高梁、黃豆、玉米花生、蕓豆、綠豌豆植物種子，對(duì)比種子的發(fā)芽率如下表。(單位％)

蠶豆種子的發(fā)芽率曲線比較圖如圖5所示；高梁種子的發(fā)芽率曲線比較圖如圖6所示；綠豌豆種子的發(fā)芽率曲線比較圖如圖7所示；花生種子的發(fā)芽率曲線比較圖如圖8所示。
以上結(jié)果表明經(jīng)活化水處理的大豆、玉米等其發(fā)芽率得到明顯提高。研究中還發(fā)現(xiàn)，用負(fù)離子纖維處理的水用于綠色植物栽培，能提高植物的成活率，并縮短成熟期。將水噴灑到花卉的葉面上時(shí)，能使花卉的保鮮期延長(zhǎng)。研究及實(shí)踐證明用經(jīng)多功能健康陶瓷材料處理后的水進(jìn)行處理，作物種子發(fā)芽率有極大的提高，多功能健康陶瓷材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有很大的推廣價(jià)值。實(shí)施例3多功能健康陶瓷材料制成酒具(1)將鉀長(zhǎng)石40克、高嶺土15克、鎂電氣石7克、納米復(fù)合耐高溫抗菌材料1克、石英24克、氧化鋁8克、氧化鋅5克、少量羧甲基纖維素、水等混合，放入球磨機(jī)內(nèi)研磨，制成漿料后注成塊體。
(2)將(1)中制成的塊體放入燒結(jié)爐內(nèi)1250℃溫度下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷塊。
(3)將(2)中燒結(jié)好的多功能健康陶瓷塊破碎成200目粉，然后在球磨機(jī)內(nèi)研磨成平均粒徑低于10微米的多功能健康陶瓷粉末。
(4)將粉末摻到陶瓷坯體中，經(jīng)混勻后，用注漿法或旋坯法制造酒具，按照正常工藝燒結(jié)，制成陶瓷酒具。
用多功能健康陶瓷材料制成酒具盛過的酒，由于其超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外功能促使水分子包絡(luò)乙醇結(jié)構(gòu)的形成，顯著的縮短了釀酒時(shí)間。
用多功能健康陶瓷材料制成酒具盛過的酒中乙醇分子可被水分子包絡(luò)并形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示；而用普通器具盛裝的水，其中水分子和乙醇分子呈散亂的分布狀態(tài)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖10所示。
實(shí)施例4用多功能健康陶瓷粉制成健康功能紡織品(1)將鈉長(zhǎng)石20克、蒙托石5克、鋰電氣石15克、納米復(fù)合耐高溫抗菌材料5克、石英40克、氧化鋁10克、氧化鋅5克、少量羧甲基纖維素、水等混合，放入球磨機(jī)內(nèi)研磨，制成漿料后注成塊體。
(2)將(1)中塊體在燒結(jié)爐內(nèi)1200℃溫度下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷塊。
(3)將(2)中燒結(jié)好的多功能健康陶瓷塊破碎成粒徑200目粉，然后在球磨機(jī)內(nèi)研磨成平均粒徑10微米以下粉末。
(4)將粉末與粘接劑、柔軟劑、香料等物質(zhì)混合，加入分散劑后制成織物后處理液。織物在后處理液中浸泡0.5小時(shí)，經(jīng)洗滌烘干后，制成具有健康功能的紡織品。
用具有健康功能的紡織品可制成具有遠(yuǎn)紅外輻射、抗菌、釋放負(fù)離子等養(yǎng)生功能服裝。
用掃描電子顯微鏡檢測(cè)，多功能健康陶瓷粉末顆粒形貌如圖11所示(放大5000倍)；經(jīng)建材環(huán)境監(jiān)測(cè)中心測(cè)試，(1)養(yǎng)生功能內(nèi)衣的輻射遠(yuǎn)紅外功能達(dá)到92％。(2)養(yǎng)生功能內(nèi)衣可產(chǎn)生負(fù)離子200個(gè)/cm3以上。(3)養(yǎng)生功能內(nèi)衣對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以菌圈直徑可達(dá)到18mm以上，具有較強(qiáng)的抗菌功能。
權(quán)利要求
1.一種多功能健康陶瓷材料，其特征在于其組成成分如下(重量％)SiO240-70％、 Al2O310.0-18.0％、Fe2O30.5-2.5％、Na2O1.5-3.0％、K2O 0.1-5.5％、 CaO0.1-9.0％、ZnO 4.0-8.0％、B2O3 1.0-2.4％，余量為稀土氧化物及其不可避免的雜質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所說的多功能健康陶瓷材料，其特征在于其組成成分中還有MgO0-4.0％，(重量％)。
3.如權(quán)利要求1或2所說的多功能健康陶瓷材料的制備方法，其特征在于制備的工藝步驟如下(1)將20-50％的天然無機(jī)非金屬礦、3-15％的電氣石、1-5％的納米復(fù)合耐高溫抗菌材料、10-40％的石英、8-15％的氧化鋁、4-10％的氧化鋅、羧甲基纖維素、水依次放入球磨機(jī)中球磨，過325目篩，制成漿料；(2)將(1)中漿料注漿成塊體、球型或施釉于陶瓷坯體，在燒結(jié)爐內(nèi)1200-1350℃下燒結(jié)2小時(shí)，制成多功能健康陶瓷塊、陶瓷球、陶瓷杯、陶瓷板、陶瓷管等陶瓷制品，其中的羧甲基纖維素、水燒結(jié)時(shí)被去除；(3)將(2)中陶瓷塊破碎成200目陶瓷粉后，放入球磨機(jī)內(nèi)研磨成平均粒徑小于10微米的陶瓷粉末，制成多功能健康陶瓷粉；
4.按照權(quán)利要求3所說的多功能健康陶瓷材料的制備方法，其特征在于所說的天然無機(jī)非金屬礦為蒙托石、鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、高嶺土、沸石中的一種或幾種。
5.按照權(quán)利要求3所說的多功能健康陶瓷材料的制備方法，其特征在于所說的電氣石可以是鐵電氣石、鎂電氣石、鋰電氣石中的一種或幾種。
6.按照權(quán)利要求3所說的多功能健康陶瓷材料的制備方法，其特征在于所說的納米復(fù)合耐高溫抗菌材料含有納米氧化鋅、粘土、稀土、氧化硅、氧化硼、氧化鎂等。
7.如權(quán)利要求1至6中所說的任意一種多功能健康陶瓷材料可用于制造具有輻射遠(yuǎn)紅外線、抗菌、活化水、凈化水、溶出有益人體健康的微量元素、釋放負(fù)離子功能的制品。
全文摘要
一種多功能健康陶瓷材料及其制備方法和用途，屬于陶瓷材料及其制備方法和用途。其組成成分是(重量％)SiO
文檔編號(hào)C04B35/622GK1392115SQ0212548
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者梁金生, 梁廣川, 陳國英, 魏成章, 奚鴻馨 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué), 淄博博納科技發(fā)展有限公司