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1、4 传统陶瓷的表面装饰及改性,颗粒的晶体取向在块体中各不相同，所以陶瓷就可以称为多晶材料。,陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。,什么是陶瓷？陶器和瓷器的总称陶瓷是多晶材料，不是单晶材料,陶瓷材料简介About Ceramics,陶瓷材料简介,陶瓷 最古老的材料,人类征服自然中获得的第一种经化学变化而制成的产品。,据考证,我国陶器早在距今8千至1万年左右的新石器时代便已经出现。瓷器是我国劳动人民的重要发明之一,它出现于东汉时期,我国在唐代时期已有相当数量的瓷器出口。,陶瓷材料简介,陶瓷陶器+瓷器 陶瓷是最古老的硅酸盐材料。,江苏宜
2、兴,以生产陶器闻名于世.被称为“陶都”.江西的昌南镇,自汉朝开始烧制白瓷,到宋朝景德年间已盛名中外,从此昌南镇改名为景德镇,作为“瓷都”盛名绵延至今。,陶瓷产地:宜兴和景德镇,宜兴,景德镇,4 传统陶瓷的表面装饰及改性,传统陶瓷：使用普通硅酸盐原料及部分化工原料，加工、成型、烧成而得的满足人们日常生活需要用于内外墙面、地面、厨房及卫生间等起装饰作用,4.1 陶瓷表面的抗菌自洁性能,日用陶瓷、建筑卫生陶瓷要求具有一定的强度、美观实用杀菌、消毒、除臭、自洁功能抗杀菌自洁陶瓷在陶瓷制品表面或釉层中加入一种或几种具有抗菌、杀菌、防污、除臭和具有净化大气功能的材料这些功能材料必须以较强的结合力附着在陶瓷
3、上或者与陶瓷本身结合为一体，同时对人体不产生任何危害,抗菌剂种类及其抗菌机理,抗菌剂有天然系和合成系天然系来自天然动植物的提取液合成系分为有机和无机两种有机抗菌剂有有机酸、酯、醇和酚类如聚乙烯、吡咯烷酮、有机卤化物及锡化物、咪唑类、防霉防藻剂等主要用于杀菌、防腐及防霉,4.1.1.1 银系抗菌剂,按作用大小顺序AgHgCuCdCrNiPdCoZnFeHg、Cd、Cr、Pd对人体有害Cu、Ni、Co对建筑卫生陶瓷有染色常用Ag、Zn及其化合物Ag3+Ag2+Ag+属光谱抗菌剂，有离子溶出型及接触型,抗菌机理1,抗菌机理2,银具有较高的催化能力，产生羟基自由基(OH)及活性氧离子(O2-)，具有很
4、强的氧化还原作用银离子与细菌接触时，造成蛋白质的变性和细胞生物学性的损伤，从而杀死细菌,4.1.1.2 TiO2光催化系抗菌剂,在半导体材料中，TiO2、ZrO2、ZnO等半导体材料能被光子激活，从而实现电子流动而TiO2具有无毒、稳定性好、光催化活性高等优点在日光灯、阳光的照射下，能使氧分子变成活性氧，使水产生活性氧自由基而发挥杀菌抗菌作用由于氧化能力强，所以有很高的抗杀菌功能,4.1.1.3 远红外线抗菌剂,包括Zr、Co、Ni、Mn、Fe、Cr及其氧化物做成的材料，常温下能发射出818m波长的远红外线，能促进人体微循环，有利于人体健康不足ZrO2会提高釉的熔融温度，降低抗菌效率Co、Ni
5、、Mn、Fe、Cr及其氧化物会使釉料呈现不同的着色,光源的影响,自然光下抗菌效果不好在白色荧光下抗菌效果最好,4.1.1.4 复合型抗菌剂抗菌机理,稀土激活银系、光催化系表面改性抗菌剂在其中加入稀土元素，由于稀土元素外层的价电子带存在当含有紫外线的光照射到光催化系表面改性抗菌剂时，产生电子和空穴，稀土元素价电子带会俘获光催化电子,4.1.2 抗菌釉的制备方法,抗杀菌陶瓷陶瓷基体和载体抗杀菌材料基体制备配料、球磨、成型、烘干等工艺有的还进行素烧,4.1.2 抗菌釉的制备方法,在陶瓷制品表面涂覆抗菌剂陶瓷釉表面涂抗菌剂形成的薄膜，会因清洗摩擦而剥落，耐久性差在其基体内掺入抗菌剂耐久性不是问题，高温
6、下熔融时，有机抗菌剂易被清除，而耐热性好的无机类抗菌剂又易被熔融玻璃成分侵蚀，失去抗菌性,4.1.2.1 载银抗菌釉的制备方法,载银抗菌釉有载银沸石抗菌釉、载银磷酸钙抗菌釉载银磷酸钙抗菌釉是一种理想材料磷酸钙是与生物体亲和性优异的生物陶瓷材料，是一种安全性很高的陶瓷材料,4.1.2.2 TiO2薄膜的制备方法,溶胶-凝胶法优点：化学计量容易控制、能在不规则的表面上镀膜以及设备简单、成本低,影响表面抗菌性能的因素,抗菌剂的引入方式载体的表面结构抗菌剂的加入量烧成制度,4.1.3.1 影响载银抗菌釉抗菌性能的因素,（1）抗菌剂引入方式,引入方式直接把银盐水溶液加到釉料中烧成先使银盐的水溶液沉淀，再
7、加到釉料中先用不溶性的载体材料把银盐水溶液包裹于内，形成载银抗菌材料，然后加到釉料中,(2)载体的表面结构,载体中的银离子是靠离子交换引入的载体的孔隙率、比表面积、密度孔径大小应与银离子直径相匹配太小，不能吸附足量的银离子太大，银离子容易解吸,（3）抗菌剂的加入量,加入量过大，釉的熔融温度升高，釉面质量下降抗菌剂加入量过小，达不到抗菌效果抗菌剂的加入量要有一个适当的范围,（4）烧成制度,烧成温度越高，银离子挥发量增加，抗菌性能下降烧成气氛应在氧化气氛中烧成还原气氛会使银离子还原为银原子，银原子形成的银晶粒会使釉面呈现黄色斑点,4.1.3.2 影响TiO2薄膜光催化抗菌性能的因素,不同光强度及不
8、同波长的紫外线光强度越大，抗菌性能越好紫外线要比太阳光的光催化抗菌性能好253.7nm波长的紫外线比365nm波长的紫外线的光催化抗菌性能好,4.1.3.2 影响TiO2薄膜光催化抗菌性能的因素,不同的硅胶浓度硅胶在胶体制备中的浓度越大，光催化活性越差不同的退火温度退火温度高，光致亲水性下降退火温度低，会使薄膜同基体的结合力下降,4.2 陶瓷墙地砖的表面玻化,吸水率低于0.5%的陶瓷称为玻化砖抛光砖是将玻化砖进行镜面抛光而得特性具有华丽的装饰效果和抗冻性好机械强度高耐磨、耐腐蚀质地坚硬、表里如一吸水率低、抗污能力强耐酸碱,4.2.1 低温快烧玻化砖,在较低的温度和较短的时间下制备玻化砖可节能降
9、耗、降低生产成本、扩大烧成设备的适应范围的目的制备关键：化学组成及矿物组成的选择,4.2.1.1 玻化砖化学组成的选择,K2O-Al2O3-SiO2系陶瓷利用混合碱效应降低烧结温度，同时保证坯体的热膨胀系数,4.2.1 低温快烧玻化砖,4.2.1.2 原料矿物组成的选择传统陶瓷配方为石英、长石、高岭土章村土主要矿物为伊利石易县土主要矿物为蒙脱石碱矸文象岩代替石英和部分长石原料,4.2.2 陶瓷砖复合微晶化表面改性,复合微晶玻璃玻化砖玻化瓷的表面复合一层微晶玻璃微晶玻璃的结构和性能优于玻化砖机械强度、绝不吸污、白度、光泽度、耐化学试剂侵蚀、耐腐蚀成本和重量,4.2.2.1 复合微晶玻璃玻化砖的制
10、备原理,将微晶玻璃熔块铺于陶瓷的坯体上，经高温热处理，使玻璃在砖坯的表面玻化制备出复合微晶玻璃玻化砖微晶玻璃熔块晶核形成、晶体生长、分相、排气、展平,4.2.2.2 熔块的选择,选择原则晶核形成速度快、晶体成长快、表面熔平的温度低、熔平时粘度随温度变化小、形成的晶体硬度高、折射率高、成本低,成核剂的选择,原则高温下能溶解于玻璃相，过冷时易于从高温的玻璃相中析出钠长石、钙长石和透辉石晶体易于在成核剂上发育生长选择多种成核剂有利于适应多种晶体析晶生长,成核剂的选择,选择范围贵金属成核剂氧化物成核剂氟化物成核剂硫化物成核剂,4.2.2.3 烧成制度的制定,微晶玻璃玻化砖的热处理过程中排气晶核形成晶体
11、成长微晶玻璃分相陶瓷坯体烧结表面熔平,4.2.3 陶瓷砖的表面渗花,渗花瓷质砖制备用含有着色氧化物的可溶性盐类，加入糖或甘油使之有一定的稠度用丝网印刷技术印刷到瓷质砖的表面，烧成渗花后要抛光，所以对渗花的要求高,4.2.3.1 渗花原理,依靠坯体对渗花釉的吸附和助渗剂对坯体的润湿作用，渗入到坯体内部经过高温烧成后，这些可溶性无机盐与坯体发生化学反应而着色,4.2.3.2 常用的渗花着色剂,过渡元素铁、钴、镍、铬、钒、锰和铜的氧化物氯化金、硝酸铀和氯化钯铁的渗花釉颜色为红褐色钴的渗花釉为亮蓝色镍的渗花釉为土黄色,4.2.3.3 渗花釉外加剂,乙二胺四乙酸EDTA与着色离子形成络合离子MY2-(M
12、为着色离子，Y为EDTA)pH值在68之间助渗剂-表面化学活性剂,4.2.3.4 渗花釉的制备,渗花釉制备着色化合物加入调黏物、水和活性添加剂等，配制成具有一定黏度又能稳定存放的流体状物质调黏物甘油、羧甲基纤维素、木质素、生粉、骨胶,4.2.3.5 渗花砖坯料,要求充分保证坯体白度保证坯体有足够的强度选用塑性好的粘土适当加入坯体增强剂或CMC等有机添加剂保证坯体有良好的渗透性选择长石、石英和低温砂等瘠性原料保证坯料的相对稳定,4.2.3.6 渗花砖的制备,印花时生坯的温度4565印花控制花网的目数和渗花釉的粘度60120目施助渗剂助渗剂喷量以坯体中水分不超过2%进行34次喷淋烧成窑头温度要低一
13、些，控制助渗剂的蒸发速度,4.2.4 抛光砖的表面防污性能,由于抛光使得砖表面烧成中形成的玻璃面抛掉使抛光砖表面存在微气孔其暴露在瓷砖表面，形成开口气孔使用时容易吸入污染物,4.2.4.1 抛光砖的表面防污原理,利用固体表面改性原理即利用固体表面吸附特性用防污物质作为表面活性物质处理改变抛光砖表面的结构和性质经过改性后，会在瓷砖的表面形成一层吸附膜，这些膜具有憎水性，这样瓷砖就具有防污作用,4.2.4.2 蜡类、有机涂层表面防污技术,蜡类和有机涂层憎水性表面活性剂,4.2.4.3 有机硅表面防污技术,表面能低可以阻止尘埃、微生物、水性物、颗粒等的吸附，在外力作用下易脱附有机硅,4.2.4.4 含氟低表面能表面防污技术,含氟化合物很低的表面能防污性能好，但是价格昂贵,
