CN105476308A - 耐磨橱柜台面及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于家具技术领域，具体公开了一种耐磨橱柜台面及生产工艺，包括木质基板，木质基板外面通过不锈钢粘结层固接有不锈钢层；不锈钢层外面镀覆有钻石烯层；钻石烯层的侧面上设有不锈钢挡水条；不锈钢挡水条外面镀覆有挡水条钻石烯层；挡水条钻石烯层与钻石烯层之间设有挡水条粘结层，挡水条粘结层可采用合成树脂；不锈钢层的顶端面上设有装饰层；钻石烯层和挡水条钻石烯层均由层片状单晶结构的纳米钻石烯组成。本发明耐磨性好、使用寿命长且清洗方便。
Description
技术领域
本发明属于家具技术领域，涉及一种橱柜台面，特别涉及一种耐磨橱柜台面及生产工艺。
背景技术
在如今人们的日常生活家居中，整体橱柜是一个非常普及的家居用品，市场占有率已经达到了90%以上，整体橱柜的台面分为很多种，主要有大理石、人造石、石英石、不锈钢等各种材质，长宽厚度不一，但是这些材质的橱柜台面是具体使用过程中还是存在着一定的问题：1、不耐高温，高温会对台面造成极大的损伤，长时间的受热会造成台面破裂损坏甚至于无法使用；2、硬度低，表面易被刮花，在日常使用过程中很容易被切刀等尖锐物品在台面上留下划痕；3、油污、水渍容易渗透进入台面内部，油污、水渍渗透进入台面内部后，无法将其从台面中清洗干净，台面整体发黄变色，影响了台面的整体美观性；4、清洗过程麻烦，针对于不同材质的台面需用不同的清洗剂，在清洗过程中宜用软抹布，不能使用酸性较强的清洗剂来清洗台面，否则会造成台面表层的釉面损坏，使其失去光泽甚至损坏里面的天然石，造成台面无法使用，同时在清洗台面过程中不能使用钢丝球来清洗台面上的污渍、油污等，容易造成台面的表层被刮花，使其失去光泽性；5、台面价格昂贵，一般价格在几百元到几千元每米不等，台面表层损坏后需将台面整体更换，增加用户的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨性好、使用寿命长且清洗方便的耐磨橱柜台面及生产工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：耐磨橱柜台面，包括木质基板，木质基板外面通过不锈钢粘结层固接有不锈钢层；不锈钢层外面镀覆有钻石烯层；钻石烯层的侧面上设有不锈钢挡水条；不锈钢挡水条外面镀覆有挡水条钻石烯层；挡水条钻石烯层与钻石烯层之间设有挡水条粘结层，挡水条粘结层可采用合成树脂；不锈钢层的顶端面上设有装饰层；钻石烯层和挡水条钻石烯层均由层片状单晶结构的纳米钻石烯组成；层片状单晶结构的纳米钻石烯同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；纳米钻石烯的晶格间距为0.21nm；纳米钻石烯的平均粒径为R，20≤R≤500nm。
不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为α，30°≤α≤60°。
不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为S ，1mm≤S≤10mm。
钻石烯层的厚度为t，100μm≤t≤200μm；挡水条钻石烯层的厚度为t1，50μm≤t1≤100μm。
不锈钢层的厚度为T，0.1mm≤T≤5mm；不锈钢挡水条的厚度为T1，0.1mm≤T1≤3mm。
耐磨橱柜台面生产工艺，包括以下步骤：1）将不锈钢层粘接在木质基板上；2）清洗不锈钢层；3）对不锈钢层电镀处理； 4）对步骤3）制得的产品进行水洗并烘干；5）按照步骤2）至步骤4）对不锈钢挡水条进行处理；6）将步骤4）和步骤5）制得的产品通过挡水条粘结层粘接，得到成品。
步骤3）中镀液由以下浓度的组份构成：Ni
(SO3NH2)2 400-600 g/L，NiCl212-18 g/L，H3BO3 30-40 g/L，十二烷基硫酸钠0.1-0.2
g/L，糖精8-12g /KA•h，1,4-丁炔二醇20-30 g/KA•h，纳米钻石烯3-5 g/L。
步骤3）电镀工艺中电流密度为1-3A/dm2，电镀时间为3-5h。
纳米钻石烯的制备工艺，包括以下步骤：
酸洗提纯：将金刚石原料粉碎成8000目以上的细粉，依次采用浓硫酸与浓硝酸混合液、稀盐酸、氢氟酸对该细粉酸洗，然后使用去离子水清洗至清洗液pH接近于7；分选：将清洗后的物料进行离心分离，取上层液体进行1-5天沉淀分选，去除上层清液，将下层沉淀物干燥后即得成品纳米钻石烯。
酸洗步骤前进行球磨整形和气流破碎，先将金刚石原料球磨整形并筛分出800目以上的细料；再将该细料输送至气流破碎机内粉碎并筛分出8000目以上的细粉。
在球磨整形步骤，金刚石经球磨整形桶的筛网筛出70目以上的颗粒，破碎时间为1-5h；该颗粒经多级振筛机筛分出800目以上的细料，振筛时间为30min-2h；在球磨整形步骤，筛分出的800目以上的细料重复过筛一次以上；在球磨整形步骤，70目以下的粗料返回球磨整形桶进行重新破碎；筛余物返回气流破碎机进行重新破碎；分选步骤中，离心时间为30min-2h，转速为8000rpm-15000rpm；浓硫酸与浓硝酸混合液由质量分数为98%浓硫酸和质量分数为10%浓硝酸按照质量比为5:1混合而成；采用上述方法制备的纳米钻石烯，为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；粒度为20-500nm，C含量为99～100%，晶格间距为0.21nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：耐磨橱柜台面，包括木质基板，木质基板外面通过不锈钢粘结层固接有不锈钢层；不锈钢层外面镀覆有钻石烯层，钻石烯层的存在可提高台面的硬度和耐磨性能，长时间使用也不会造成磨损；用于镀覆的纳米钻石烯为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，形成的钻石烯层防水性、耐热性好，纳米钻石烯稳定性好，能够长时间使用，即使使用酸碱性清洗剂进行清洗，也不会造成台面损伤和变色的现象，且纳米钻石烯的含碳量为99～100%，结晶性非常强，对人体无毒副作用；钻石烯层的侧面上设有不锈钢挡水条，不锈钢挡水条外面镀覆有挡水条钻石烯层，设置挡水条可避免台面上的水流出，且挡水条外面设置钻石烯层，避免挡水条在长时间使用后磨损；挡水条钻石烯层与钻石烯层之间设有挡水条粘结层，减少固定件的设置，一方面降低了台面的加工难度，另一方面由于挡水条厚度较小，若加工安装工位会造成挡水条易折断等问题；不锈钢层的顶端面上设有装饰层，提高台面的美观性，装饰层可通过对不锈钢层上端面蚀刻形成，也可直接粘接在不锈钢层的顶端面上；纳米钻石烯的平均粒径为20≤R≤500nm，粒径集中度高，粒径范围分布窄，粒径大小可控，形成的釉层粗糙度小，表面光滑且不易磨损；挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为α，30°≤α≤60°，挡水条顶端为斜面，方便对台面进行清洁，减少清洁死角；挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为S ，1mm≤S≤10mm，挡水条高度过高容易造成积水和清理不便，挡水条过低则会丧失挡水功能；钻石烯釉层的厚度为t，100μm≤t≤200μm，形成厚度适中的镀层，保证镀层的耐磨、防水、耐高温性能，同时降低生产成本；挡水条钻石烯层的厚度为t1，50μm≤t1≤100μm，提高挡水条的耐磨性能；不锈钢层的厚度为T，0.1mm≤T≤5mm，不锈钢挡水条的厚度为T1，0.1mm≤T1≤3mm，不锈钢选取合适的厚度，既保证台面的硬度和平整度，又节约成本。
耐磨橱柜台面生产工艺，包括以下步骤：1）将不锈钢层粘接在木质基板上；2）清洗不锈钢层；3）对不锈钢层电镀处理； 4）对步骤3）制得的产品进行水洗并烘干；5）按照步骤2）至步骤4）对不锈钢挡水条进行处理；6）将步骤4）和步骤5）制得的产品通过挡水条粘结层粘接，得到成品；步骤3）中镀液由以下浓度的组份构成：Ni (SO3NH2)2 400-600
g/L，NiCl212-18 g/L，H3BO3 30-40 g/L，十二烷基硫酸钠0.1-0.2 g/L，糖精8-12g /KA•h，1,4-丁炔二醇20-30 g/KA•h，纳米钻石烯3-5 g/L，步骤3）电镀工艺中电流密度为1-3A/dm2，电镀时间为3-5h，纳米钻石烯随着电镀过程附着在不锈钢表面，在合适的电流密度和电镀时间的作用下使得纳米钻石烯紧紧地镀覆在不锈钢表面，不易掉落，同时使得镀层与不锈钢表面结合力良好，不会出现镀层起皮现象。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是纳米钻石烯的XRD谱图；
图3是纳米钻石烯的TEM分析图；
图4是纳米钻石烯的MAS-NMR谱图；
图5是纳米钻石烯的原子轨道示意图；
图6是纳米钻石烯的Raman光谱。
具体实施方式
实施例一
耐磨橱柜台面，包括木质基板5，木质基板5外面通过不锈钢粘结层7固接有不锈钢层4；不锈钢层4外面镀覆有钻石烯层6；钻石烯层6的侧面上设有不锈钢挡水条；不锈钢挡水条1外面镀覆有挡水条钻石烯层3；挡水条钻石烯层3与钻石烯层6之间设有挡水条粘结层2；不锈钢层4的顶端面上设有装饰层8；钻石烯层6和挡水条钻石烯层3均由层片状单晶结构的纳米钻石烯组成；层片状单晶结构的纳米钻石烯同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；纳米钻石烯的晶格间距为0.21nm；纳米钻石烯的平均粒径为500nm。不锈钢挡水条1顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为60°。不锈钢挡水条1的斜面顶端与钻石烯层6的垂直距离为10mm。钻石烯层6的厚度为200μm；挡水条钻石烯层3的厚度为100μm。不锈钢层4的厚度为5mm；不锈钢挡水条1的厚度为3mm。
耐磨橱柜台面生产工艺，包括以下步骤：1）将不锈钢层4粘接在木质基板5上；2）清洗不锈钢层4；3）对不锈钢层4电镀处理； 4）对步骤3）制得的产品进行水洗并烘干；5）按照步骤2）至步骤4）对不锈钢挡水条1进行处理；6）将步骤4）和步骤5）制得的产品通过挡水条粘结层2粘接，得到成品。步骤3）中镀液由以下浓度的组份构成：Ni (SO3NH2)2 400-600 g/L，NiCl212-18 g/L，H3BO3
30-40 g/L，十二烷基硫酸钠0.1-0.2 g/L，糖精8-12g /KA•h，1,4-丁炔二醇20-30 g/KA•h，纳米钻石烯3-5 g/L。步骤3）电镀工艺中电流密度为1-3A/dm2，电镀时间为3-5h。
实施例二
纳米钻石烯的平均粒径为300nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为60°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为8mm。钻石烯层的厚度为180μm；挡水条钻石烯层的厚度为90μm。不锈钢层的厚度为3mm；不锈钢挡水条的厚度为2mm。
实施例三
纳米钻石烯的平均粒径为200nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为45°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为6mm。钻石烯层的厚度为160μm；挡水条钻石烯层的厚度为80μm。不锈钢层的厚度为2mm；不锈钢挡水条的厚度为1mm。
实施例四
纳米钻石烯的平均粒径为100nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为45°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为4mm。钻石烯层的厚度为140μm；挡水条钻石烯层的厚度为70μm。不锈钢层的厚度为1mm；不锈钢挡水条的厚度为0.5mm。
实施例五
纳米钻石烯的平均粒径为80nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为45°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为3mm。钻石烯层的厚度为120μm；挡水条钻石烯层的厚度为60μm。不锈钢层的厚度为0.5mm；不锈钢挡水条的厚度为0.3mm。
实施例六
纳米钻石烯的平均粒径为50nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为30°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为2mm。钻石烯层的厚度为100μm；挡水条钻石烯层的厚度为50μm。不锈钢层的厚度为0.2mm；不锈钢挡水条的厚度为0.2mm。
实施例七
纳米钻石烯的平均粒径为20nm。不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为30°。不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为1mm。钻石烯层的厚度为100μm；挡水条钻石烯层的厚度为50μm。不锈钢层的厚度为0.1mm；不锈钢挡水条的厚度为0.1mm。
纳米钻石烯的性能测试如下：
（1）XRD分析
图2是a:爆炸法纳米金刚石；b：本发明中纳米钻石烯；c：石墨；d：石墨烯的XRD谱图。
由图2的XRD谱图可知，通过X射线粉末衍射仪(Cu Kα射线，管电压40Kv，管电流40mA，λ=1.54056Å)测试表明，本发明的纳米钻石烯在衍射角2θ=43.93°和75.3°可以看到非常明显地衍射峰，与典型的金刚石相衍射峰(111)、(220)相对应，可以证明本发明的新型纳米钻石烯是具有金刚石物相结构的碳纳米片，同时从XRD谱图上可以看出本发明的新型纳米钻石烯的衍射主峰(111)的衍射强度远大于爆炸法合成的纳米金刚石，说明本发明的钻石烯结晶性远比爆炸法合成的纳米金刚石强。同时可以看出石墨烯和石墨在衍射角2θ=26.3°可以看见明显地衍射峰，与典型的石墨烯和石墨衍射峰(002)对应，与本发明的新型纳米钻石烯出峰位置不同，这说明本发明的新型纳米钻石烯与石墨、石墨烯的物相构成是不同的，碳纳米管的主衍射峰的出峰位置为26.4°，对应的晶面为(002)，这与本发明的钻石烯也是不同的。根据谢乐公式D= ，K为常数，β为半高宽，本发明的钻石烯晶粒大小是爆炸法合成的纳米金刚石的5倍左右，这意味着本发明的钻石烯在碳原子结构上畸变很小，结晶性良好，因为晶粒越小越容易产生晶格畸变，这对于扩大纳米金刚石的应用范围更为有利。
（2）TEM分析
图3是a：爆炸法纳米金刚石；b：本发明的新型纳米钻石烯；c：石墨；d：石墨烯的TEM分析图。对应的1为局部放大图，2为对应的HRTEM图，1图左上角插图为对应的SAED图。
由图3可以明显地看出本发明的纳米钻石烯的形貌区别于其它碳材料，而且是一种多层片状结构，从1图左上角的SAED图我们可以看出，本发明的钻石烯是一种单晶结构，而爆炸法制备的纳米金刚石是团聚的颗粒组成的，且为多晶结构，石墨和石墨烯均为片状结构，这种片状结构与本发明的钻石烯不同，本发明的钻石烯的片长在200-500nm之间，石墨和石墨烯的片长在10μm以上，而且厚度也比石墨、石墨烯要厚。从SAED图我们也可以看出，虽然都呈现单晶电子衍射，但石墨和石墨烯的SAED图是典型的六角晶系的SAED图，不同于本发明制备的钻石烯，这说明本发明的钻石烯与石墨、石墨烯具有不同的晶体结构。
从HRTEM图可以看出晶格间距均为0.21nm，与金刚石相(111)面晶格间距0.206nm接近，这说明这种片状结构的产物都是沿着(111)面的，从图中我们还可以看出纳米钻石烯分散性远比爆炸法制备的纳米金刚石要好，且比表面积大，更加容易在表面上吸附其它官能团，从而实现对金刚石表面的功能化处理，扩大其应用范围。
（3）MAS NMR分析
图4是a：本发明的纳米钻石烯、b：爆炸法纳米金刚石的MAS NMR分析。
由图4可以看出本发明的纳米钻石烯为层状结构，爆炸法合成的纳米金刚石是由两种不同的碳C1和C2构成的，其中C1碳的出峰位置与本发明的钻石烯不同，这说明这两种纳米金刚石里面的碳原子排布存在着一定的差别。本发明的纳米钻石烯是具有sp3轨道杂化碳和sp2轨道杂化碳两种不同的碳结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接，使层与层之间有许多电子空位，电子空位方便电子自由出入，其中，如图5所示，sp3轨道杂化碳是立体结构的杂化碳，sp2轨道杂化碳是平面结构的杂化碳这与爆炸法合成的纳米金刚石的碳结构是不同的。而石墨烯具有一种二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子组成的六边形，碳原子之间的结合方式是sp2轨道杂化，石墨是同层的六个碳原子组成的六边形，同层的碳原子之间的结合方式是sp2轨道杂化形成化学键，而层与层之间是靠范德华力连接的，纳米管中的碳原子以sp2轨道杂化为主，同时还存在着一定的弯曲，可形成一定的sp3杂化键，即在同一弯曲面内形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，这些碳材料的碳原子排布均不同于本发明的纳米钻石烯。
（4）Raman光谱分析
图6是纳米钻石烯的Raman光谱图，（a）粒径250nm；（b）粒径200nm；（c）粒径100nm；（d）粒径50nm。
从图6可以看出，合成的不同粒径的层状结构的钻石烯具有爆炸法合成的纳米金刚石类似的Raman光谱图，但是与其不同的是，随着样品粒径的变化，Raman光谱图也发生着规律性的变化，其两个主峰D峰和G峰的强度逐渐在减弱，这主要是由于样品本身的结构发生了改变，sp2碳和sp3碳两种碳原子构成了一种特殊的二聚体结构，随着样品粒径的变化，这种特殊的二聚体结构含量逐渐增大导致两个主衍射峰强度逐渐减弱。
Claims (8)
1.耐磨橱柜台面，其特征在于：包括木质基板，木质基板外面通过不锈钢粘结层固接有不锈钢层；不锈钢层外面镀覆有钻石烯层；钻石烯层的侧面上设有不锈钢挡水条；不锈钢挡水条外面镀覆有挡水条钻石烯层；挡水条钻石烯层与钻石烯层之间设有挡水条粘结层；不锈钢层的顶端面上设有装饰层；钻石烯层和挡水条钻石烯层均由层片状单晶结构的纳米钻石烯组成；所述层片状单晶结构的纳米钻石烯同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；纳米钻石烯的晶格间距为0.21nm；纳米钻石烯的平均粒径为R，20≤R≤500nm。
2.如权利要求1所述的耐磨橱柜台面，其特征在于：所述不锈钢挡水条顶端为斜面，斜面与水平方向的夹角为α，30°≤α≤60°。
3.如权利要求2所述的耐磨橱柜台面，其特征在于：所述不锈钢挡水条的斜面顶端与钻石烯层的垂直距离为S ，1mm≤S≤10mm。
4.如权利要求3所述的耐磨橱柜台面，其特征在于：所述钻石烯层的厚度为t，100μm≤t≤200μm；所述挡水条钻石烯层的厚度为t1，50μm≤t1≤100μm。
5.如权利要求4所述的耐磨橱柜台面，其特征在于：所述不锈钢层的厚度为T，0.1mm≤T≤5mm；所述不锈钢挡水条的厚度为T1，0.1mm≤T1≤3mm。
6.如权利要求1-5任一所述的耐磨橱柜台面生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：1）将不锈钢层粘接在木质基板上；2）清洗不锈钢层；3）对不锈钢层电镀处理； 4）对步骤3）制得的产品进行水洗并烘干；5）按照步骤2）至步骤4）对不锈钢挡水条进行处理；6）将步骤4）和步骤5）制得的产品通过挡水条粘结层粘接，得到成品。
7.如权利要求6所述的耐磨橱柜台面生产工艺，其特征在于：步骤3）中镀液由以下浓度的组份构成：Ni (SO3NH2)2 400-600 g/L，NiCl212-18 g/L，H3BO3 30-40
g/L，十二烷基硫酸钠0.1-0.2
g/L，糖精8-12g /KA•h，1,4-丁炔二醇20-30 g/KA•h，纳米钻石烯3-5 g/L。
8.如权利要求7所述的耐磨橱柜台面生产工艺，其特征在于：步骤3）电镀工艺中电流密度为1-3A/dm2，电镀时间为3-5h。
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