一种有机陶瓷前驱体和陶瓷制品制造技术

本发明专利技术关于陶瓷技术领域，具体提供了一种有机陶瓷前驱体及基于其的陶瓷材料，所述有机陶瓷前驱体以炔丙基聚硅氮烷和磺丁基醚‑β‑环糊精共存体系，所述有机陶瓷前驱体性质稳定且陶瓷转化率高，在前述有机陶瓷前驱体中加入三维硫氮掺杂石墨烯水凝胶，并经浸渍、煅烧即得质轻、多孔的陶瓷材料，兼具优良的力学强度和导电性能及隔热、音效果。本发明专利技术还提供了一种具凹凸纹理的陶瓷制品，具体包括在素坯的底釉表面印上含有聚硼硅氮烷/氧化铝复合颗粒和阿拉伯胶负载抗菌剂的釉浆，并经其他工艺最终得到陶瓷制品；所述陶瓷制品兼具一定的力学强度及美观且多样的凹陷纹理，同时还可发挥持久且高效的抗菌作用。

【技术实现步骤摘要】
一种有机陶瓷前驱体和陶瓷制品
本专利技术涉及陶瓷材料
，特别是关于一种有机陶瓷前驱体和陶瓷制品。
技术介绍
陶瓷是陶器与瓷器的统称，同时也是我国的一种工艺美术品，远在新石器时代，我国已有风格粗犷、朴实的彩陶和黑陶。陶与瓷的质地不同，性质各异。陶，是以粘性较高、可塑性较强的粘土为主要原料制成的，不透明、有细微气孔和微弱的吸水性，击之声浊。瓷是以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀，胎质坚硬紧密，叩之声脆。我国传统的陶瓷工艺美术品，质高形美，具有高度的艺术价值，闻名于世界。陶瓷英文Ceramics；陶瓷拼音Táocí。传统陶瓷又称普通陶瓷，是以粘土等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品，现代陶瓷又称新型陶瓷、精细陶瓷或特种陶瓷。常用非硅酸盐类化工原料或人工合成原料，如氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化钛等)和非氧化物(氮化硅、碳化硼等)制造。陶瓷具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，已在国民经济各领域得到广泛应用。传统陶瓷制品包括日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、工业美术陶瓷、化工陶瓷、电气陶瓷等，种类繁多，性能各异。随着人们生活水平的不断提高，人们对于建筑陶瓷的装饰性要求也越来越高，因此，如何生产出一种生产成本低，在版面图案纹理、材料和生产工艺方面具有革命性的突破的表面具凹凸纹理的仿大理石陶瓷产品是建筑陶瓷行业关注的热点问题。另外，随着高新技术工业的兴起，各种新型特种陶瓷也获得较大发展，陶瓷已日趋成为卓越的结构材料和功能材料。它们具有比传统陶瓷更高的耐温性能，力学性能，特殊的电性能和优异的耐化学性能。然而，陶瓷前驱体通常需经进一步加工、纺丝或热压等工序进一步加工成陶瓷块体、纤维等。对于一些异型件的陶瓷涂层改性，传统的陶瓷前驱体往往达不到预期目的，部分现有技术存在的溶液形式陶瓷前驱体存在存储不稳定、陶瓷转化率不高等缺点，因此开发一种储存稳定、陶瓷转化率高、力学强度和电性能优异的陶瓷前驱体其基于其的陶瓷具有重要的意义。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一旨在提供一种有机陶瓷前驱体及利用该前驱体制得的陶瓷材料，所述有机陶瓷前驱体溶液性能稳定，室温隔夜存储依然只发生少量沉淀，且具有较高的陶瓷转化率，以其制得的陶瓷材料具有质轻、多孔的结构特点，具有优良的力学强度和导电性能，兼具隔热、隔音效果。为了实现上述目的，本专利技术提供如下项<1>～<2>所述之技术方案。<1>一种有机陶瓷前驱体的制备方法，所述制备方法包括：S1制备低聚硅氮烷：氮气保护下，甲基氢二氯硅烷溶解于5～10体积倍的正己烷中，通入足量氨气条件下在冰水浴中反应2～4h，结束后抽滤，滤液蒸出溶剂即得低聚硅氮烷；以本专利技术方法制备的低聚硅氮烷是可再生制备的、热稳定性优异的、可熔融的和可溶解的，并且具有较低的聚合度，其在12个月内是储存稳定的并且可采用常规工业方法加工制备的；S2制备炔丙基聚硅氮烷：低聚硅氮烷中加入吡啶和甲苯搅拌均匀并升温到55～60℃，在2h内滴加溴丙炔，保温搅拌反应至少5h，自然冷却后对溶液离心分离，得黄褐色透明清液，用甲苯洗涤盐，并回收洗涤液，在真空条件下蒸馏离心液除去溶剂，即得；依据本专利技术方法制备得到的炔丙基聚硅氮烷具有较高的陶瓷花转化率，陶瓷化过程的体积胀缩得以有效控制，热解后具有较好的高温抗氧化性能；S3制备磺丁基醚-β-环糊精(SBE-β-CD)：β-CD稀溶液中加入NaOH使溶液由浑浊变无色透明，缓慢滴入1,4-磺丁基内酯，以氢氧化钠溶液维持体系pH介于11～12，搅拌下于60～65℃反应至少10h，溶液呈亮黄色时以盐酸溶液调节pH至中性，浓缩液体至初始体积的1/2以下；浓缩液缓慢滴入到乙醇溶液中，取沉淀并以乙醇再沉，干燥即得磺丁基醚-β-环糊精；本专利技术方法制备磺丁基醚-β-环糊精，反应中原料简单，反应条件易控制，产率可达95％以上，磺丁基醚的取代度可达6以上，选用取代度6以上的如本申请所述方法制备得到的磺丁基醚-β-环糊精作为原材料制备有机陶瓷前驱体，利用磺丁基醚-β-环糊精与线性炔丙基聚硅氮烷大分子的稳定共存，并对最终有机陶瓷前驱体的陶瓷转化率和陶瓷材料的力学性能、导电性能等产生积极作用；S4制备有机陶瓷前驱体：步骤S2所述炔丙基聚硅氮烷溶解在溶剂中配制成溶液A，步骤S3所述磺丁基醚-β-环糊精溶解在溶剂中配制成饱和溶液B，将溶液A与饱和溶液B缓慢混合并静置即得有机陶瓷前驱体。将本专利技术所述的磺丁基醚-β-环糊精与炔丙基聚硅氮烷在溶剂中混合的形式制备有机陶瓷前驱体溶液，因为本申请特殊的磺丁基醚-β-环糊精结构，磺丁基醚-β-环糊精对炔丙基聚硅氮烷发生较少量的包合，制备得到的有机陶瓷前驱体溶液稳定，室温隔夜存储依然只发生少量沉淀，以溶液形式存在利于所述有机陶瓷前驱体的进一步应用，扩大了其应用范围。前述所述S1制备低聚硅氮烷步骤中，所述氨气的质量分数不低于99.9％，氨气的通流量是150～200mL/min。前述所述S1制备低聚硅氮烷步骤中，反应控制产物低聚硅氮烷的粘度不高于28mPa·s。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，搅拌均匀意指在不低于180r/min转速下搅拌至少30min。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，升温意指以5～10℃/min的速率升温。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，吡啶的添加量是低聚硅氮烷重量的0.1～3.0％。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，甲苯的添加量是低聚硅氮烷重量的0.5～5.0％。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，低聚硅氮烷与溴丙炔的重量比是1:0.2～1。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，搅拌反应意指在搅拌速率不低于180r/min下搅拌。前述所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，回收洗涤液应不低于3次。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，β-CD稀溶液的质量分数不高于4.0％。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，NaOH的添加量不低于β-CD重量的4倍。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，β-CD与1,4-磺丁基内酯的物质的量之比是1:10～20，优选1:10～15。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，1,4-磺丁基内酯的滴加速度是0.5～2.0mL/min。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，氢氧化钠溶液的质量分数是5～20％。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，盐酸溶液的质量分数是2～10％。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，浓缩液滴至乙醇溶液的滴加速度是1.0～5.0mL/min。前述所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，乙醇溶液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机陶瓷前驱体的制备方法，其特征在于所述制备方法包括：/nS1制备低聚硅氮烷：/n氮气保护下，甲基氢二氯硅烷溶解于5～10体积倍的正己烷中，通入足量氨气条件下在冰水浴中反应2～4h，结束后抽滤，滤液蒸出溶剂即得低聚硅氮烷；/nS2制备炔丙基聚硅氮烷：/n低聚硅氮烷中加入吡啶和甲苯搅拌均匀并升温到55～60℃，在2h内滴加溴丙炔，保温搅拌反应至少5h，自然冷却后对溶液离心分离，得黄褐色透明清液，用甲苯洗涤盐，并回收洗涤液，在真空条件下蒸馏离心液除去溶剂，即得；/nS3制备磺丁基醚-β-环糊精：/nβ-CD稀溶液中加入NaOH使溶液由浑浊变无色透明，缓慢滴入1,4-磺丁基内酯，以氢氧化钠溶液维持体系pH介于11～12，搅拌下于60～65℃反应至少10h，溶液呈亮黄色时以盐酸溶液调节pH至中性，浓缩液体至初始体积的1/2以下；浓缩液缓慢滴入乙醇溶液中，取沉淀并以乙醇再沉，干燥即得；/nS4制备有机陶瓷前驱体：/n步骤S2所述炔丙基聚硅氮烷溶解在溶剂中配制成溶液A，步骤S3所述磺丁基醚-β-环糊精溶解在溶剂中配制成饱和溶液B，将溶液A与饱和溶液B缓慢混合并静置即得有机陶瓷前驱体。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机陶瓷前驱体的制备方法，其特征在于所述制备方法包括：
S1制备低聚硅氮烷：
氮气保护下，甲基氢二氯硅烷溶解于5～10体积倍的正己烷中，通入足量氨气条件下在冰水浴中反应2～4h，结束后抽滤，滤液蒸出溶剂即得低聚硅氮烷；
S2制备炔丙基聚硅氮烷：
低聚硅氮烷中加入吡啶和甲苯搅拌均匀并升温到55～60℃，在2h内滴加溴丙炔，保温搅拌反应至少5h，自然冷却后对溶液离心分离，得黄褐色透明清液，用甲苯洗涤盐，并回收洗涤液，在真空条件下蒸馏离心液除去溶剂，即得；
S3制备磺丁基醚-β-环糊精：
β-CD稀溶液中加入NaOH使溶液由浑浊变无色透明，缓慢滴入1,4-磺丁基内酯，以氢氧化钠溶液维持体系pH介于11～12，搅拌下于60～65℃反应至少10h，溶液呈亮黄色时以盐酸溶液调节pH至中性，浓缩液体至初始体积的1/2以下；浓缩液缓慢滴入乙醇溶液中，取沉淀并以乙醇再沉，干燥即得；
S4制备有机陶瓷前驱体：
步骤S2所述炔丙基聚硅氮烷溶解在溶剂中配制成溶液A，步骤S3所述磺丁基醚-β-环糊精溶解在溶剂中配制成饱和溶液B，将溶液A与饱和溶液B缓慢混合并静置即得有机陶瓷前驱体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S2制备炔丙基聚硅氮烷步骤中，低聚硅氮烷与溴丙炔的重量比是1:0.2～1。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述S3制备磺丁基醚-β-环糊精步骤中，β-CD与1,4-磺丁基内酯的物质的量之比是1:10～20，优选1:10～15。


4.一种硫氮掺杂石墨烯-有机陶瓷前驱体转化陶瓷材料，其特征在于所述陶瓷材料具有硫氮掺杂石墨烯-权利要求1～3任一项所述有机陶瓷前驱体转化陶瓷的“掺杂”和多孔结构。


5.根据权利要求4所述的硫氮掺杂石墨烯-有机陶瓷前驱体转化陶瓷材料，其特征在于：所述硫氮掺杂石墨烯-有机陶瓷前驱体转化陶瓷材料经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)石墨烯分散于足量超纯水中，加入石墨烯重量5～8倍的硫氰酸铵，600r/min磁力搅拌至少60min，然后于150～170℃水热处理至少12h，自然冷却，以大量超纯水离心洗涤至中性，冷冻干燥即得硫氮掺杂石墨烯；
2)配制质量分数为0.3～1.0％的硫氮掺杂石墨烯水悬液，按照硫氮掺杂石墨烯与还原剂重量比1:2～4加入还原剂，搅拌后超声分散，然后置于60～80℃自组装至少12h得三维还原硫氮掺杂石墨烯水凝胶；
3)步骤2)的水凝胶置于乙醇溶液中老化，置于-20～-50℃温度下冷冻至少24h，取出冷冻干燥至恒重，氩气气氛下，升温至820～850℃保温3h，自然降温得三维硫氮掺杂石墨烯水凝胶；
4)步骤3)的三维硫氮掺杂石墨烯水凝胶置于权利要求1～3任一项所述有机陶瓷前驱体溶液中，充分混合后转...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，
申请(专利权)人：深圳市科思飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44