一种功能性蜂窝状陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种功能性蜂窝状陶瓷及其制备方法，其特征在于所述的功能性蜂窝状陶瓷是由Fe2O3‑MnO2‑Co2O3‑CuO系过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，其在8～14μm常温远红外辐射率达0.90～0.95；所述的功能性蜂窝状陶瓷微孔精度为1μm～100μm，微孔中含有AgO固体颗粒，具有抑菌性能。本发明专利技术获得的有益效果是：本发明专利技术所产生的功能性蜂窝状陶瓷，不借助额外能源常温下利用外界环境或人体的热能即可工作，节约能源；兼具抑菌性能，提高其使用过程中的卫生安全性；蜂窝状结构减轻了材料自重，并且大大提高了材料的蓄热能力；堇青石克服了过渡金属氧化物体系陶瓷的耐热冲击性差的缺陷，所制备的复合体系陶瓷热膨胀系数低，抗热震性能好，使用寿命长。

A kind of functional honeycomb ceramics and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种功能性蜂窝状陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及一种蜂窝状陶瓷，尤其涉及一种功能性蜂窝状陶瓷及其制备方法
技术介绍
红外辐射陶瓷是指在红外波段具有高辐射率或特征辐射率的无机材料。辐射是一切物体的固有属性。过渡金属氧化物中的一种或者几种混合在一起会形成AB2O4，类似尖晶石结构的铁氧体，A和B分别代表2价和3价金属阳离子，并分别填充于尖晶石的四面体和八面体间隙中。尖晶石晶格振动所引起的格波的光学频率与红外线频率相近，当物质受到红外线照射时，红外辐射可与晶体内部偶极子发生共振，促进红外吸收和发射。当晶体结构中掺入杂质时，特别是当四面体空隙或八面体空隙被不同的金属离子占据时，在杂质格点上造成电荷失衡，同时离子之间会产生电子交换行为，引起电子在不同的能级间跃迁，增强红外波段的吸收，同时在杂质或者缺陷处会引起晶格畸变，降低晶格振动的对称性，偶极矩变化增大，促进材料红外吸收。过渡金属氧化物虽然红外发射率高，但是热膨胀系数较大、耐热冲击性差，往往只能以粉体或涂料的形式加以使用，应用范围受到较大的限制。因此人们将其与热膨胀系数较小的堇青石或莫来石等物质复合以改善其性能。堇青石结构具有优良的辐射特性，其离子排列疏松，晶格内有较大的空腔，热稳定性好，具有较高的耐热性和抗热冲击性。在复相体系中引入堇青石不仅可以降低热膨胀系数，提高材料在使用过程中的抗震性，而且可以弥补某些其它组元在部分波段内辐射率低的不足。中国专利CN01128407.2公开了一种具有抑菌功能的红外辐射陶瓷釉层及其制备方法，该釉层的主要组成为钾长石、SiO2、CaCO3、ZnO、滑石、ZrSiO4、粘土、BaCO3、乳浊性熔块、着色剂和红外辐射陶瓷粉料，将上述组成范围内的各种成分混合后采用陶瓷加工技术制备的红外辐射陶瓷釉层辐射率可达0.82～0.83，对霉菌细菌抑菌率达91.87％～100％，但是其蓄热能力低，保温效果差，并且该材料抗热冲击性能差，使用安全性小，限制了其应用范围。中国专利CN201810983537.2公开了一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，通过凝胶法制备铁氧体；按比例与堇青石和煅烧高岭土研磨混合，加入粘合剂压制烧结得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。此专利技术所制备的红外辐射陶瓷具有较低的热膨胀系数，良好的抗热震性能，较高的红外辐射性能。但是其不具备抗菌性能，功能受限，且材料本身重量大，蓄热能力不及蜂窝状陶瓷结构。综上所述，目前尚无质量轻，蓄热能力极强，热稳定性好又兼具抗菌性能的功能性陶瓷材料，因此本专利技术的目的就是制备应用于医疗设施、医疗保健，厨房设施，建筑等领域的抑菌热辐射轻质陶瓷材料。
技术实现思路
针对
技术介绍
的不足之处，本专利技术是这样实现的：一种功能性蜂窝状陶瓷，是由Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，其在8～14μm常温远红外辐射率达0.90～0.95；所述的功能性蜂窝状陶瓷微孔精度为1μm～100μm，微孔中含有AgO固体颗粒，具有抑菌性能。进一步的，所述的Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷制备方法包括以下步骤：1)按重量比55～65∶15～25∶5～15∶5～15称量化学纯的Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO，混合成配合料；2)将上述配合料经湿法球磨10～16h，以15～25MPa的压力压制成料片；3)将料片在空气中烧结1.5～2.5h，烧结温度为1050～1200℃，然后随炉冷却至室温制得过渡金属氧化物陶瓷。进一步的，所述的功能性蜂窝状陶瓷的制备方法包括以下步骤：1)将制得的过渡金属氧化物陶瓷加工成细粉，与堇青石陶瓷粉按照比例称量配料，过渡金属氧化物陶瓷粉质量比为20～40％；2)加增塑剂后采用湿法球磨至10μm以下的颗粒，颗粒含量为75％～85％，用120μm筛筛分、除铁、榨泥、泥料陈腐后挤制形成蜂窝状坯体；3)将坯体排塑，然后经高温炉快速升温至1150～1400℃，保温2～6h，烧制成蜂窝状陶瓷；4)将蜂窝状陶瓷浸泡在浓度为0.15mol/L的硝酸银溶液中1～2h，烘干；再将所述蜂窝状陶瓷浸泡在浓度为0.6mol/L～5.6mol/L的氢氧化钠溶液中1～2h，使氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液渗入微孔中；将所述蜂窝状陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O3气体，通入臭氧气体的时间为1h～8h，密闭容器内的温度控制在25℃～55℃范围内，压力控制在0～0.1MPa范围内。进一步的，所述的增塑剂为苯丙乳液、纯丙乳液或硅丙乳液中的其中一种。本专利技术通过以上技术方案所获得的有益效果是：1、本专利技术所产生的功能性蜂窝状陶瓷为过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，过渡金属氧化物陶瓷实现材料在8～14μm常温远红外辐射率达0.90～0.95，不借助额外能源常温下利用外界环境或人体的热能即可工作，环保且节约能源；2、堇青石克服了过渡金属氧化物体系陶瓷的耐热冲击性差的缺陷，所制备的复合体系陶瓷热膨胀系数低，抗热震性能好，使用寿命长。3、蜂窝状结构减轻了材料自重，并且大大提高了材料的蓄热能力；其微孔内部的AgO固体颗粒使材料兼具抑菌性能，保证材料多功能性，提高其使用过程中的卫生安全性；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。实施例1制备Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷：1)按重量比55∶25∶10∶10称量化学纯的Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO，混合成配合料；2)将上述配合料经湿法球磨12h，以20MPa的压力压制成料片；3)将料片在空气中烧结2h，烧结温度为1200℃，然后随炉冷却至室温制得过渡金属氧化物陶瓷。制备功能性蜂窝状陶瓷：1)将制得的过渡金属氧化物陶瓷加工成细粉，与堇青石陶瓷粉按照比例称量配料，过渡金属氧化物陶瓷粉质量比为25％；2)加硅丙乳液增塑剂后采用湿法球磨至10μm以下的颗粒，颗粒含量为75％，用120μm筛筛分、除铁、榨泥、泥料陈腐后挤制形成蜂窝状坯体；3)将坯体排塑，然后经高温炉快速升温至1150℃，保温3h，烧制成蜂窝状陶瓷；4)将蜂窝状陶瓷浸泡在浓度为0.15mol/L的硝酸银溶液中1h，烘干；再将所述蜂窝状陶瓷浸泡在浓度为1.4mol/L的氢氧化钠溶液中1h，使氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液渗入微孔中；将所述蜂窝状陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O3气体，通入臭氧气体的时间为5h，密闭容器内的温度控制在35℃，压力控制在0～0.1MPa范围内。所制得的功能性蜂窝状陶瓷是由Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，在8～14μm常温远红外辐射率达0.93；陶瓷微孔精度为80μm，微孔中含有AgO固体颗粒，具有抑菌性能。实施例2制备Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷：1)按重量比60∶23∶7∶10称量化学纯的Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO，混合成配合料；2)将上述配合料经湿法球磨15h，以22MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能性蜂窝状陶瓷，其特征在于所述的功能性蜂窝状陶瓷是由Fe2O3‑MnO2‑Co2O3‑CuO系过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，其在8～14μm常温远红外辐射率达0.90～0.95；所述的功能性蜂窝状陶瓷微孔精度为1μm～100μm，微孔中含有AgO固体颗粒，具有抑菌性能。

【技术特征摘要】
1.一种功能性蜂窝状陶瓷，其特征在于所述的功能性蜂窝状陶瓷是由Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷和堇青石组成的复合体系陶瓷，其在8～14μm常温远红外辐射率达0.90～0.95；所述的功能性蜂窝状陶瓷微孔精度为1μm～100μm，微孔中含有AgO固体颗粒，具有抑菌性能。2.根据权利要求1所述的一种功能性蜂窝状陶瓷，其特征在于所述的Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷制备方法包括以下步骤：1)按重量比55～65∶15～25∶5～15∶5～15称量化学纯的Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO，混合成配合料；2)将上述配合料经湿法球磨10～16h，以15～25MPa的压力压制成料片；3)将料片在空气中烧结1.5～2.5h，烧结温度为1050～1200℃，然后随炉冷却至室温制得过渡金属氧化物陶瓷。3.一种功能性蜂窝状陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将制得的过渡金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈照峰，王恩慧，罗发，
申请(专利权)人：宿迁南航新材料与装备制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32