CN111807876A

CN111807876A - 一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法

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Publication number: CN111807876A
Application number: CN202010677292.8A
Authority: CN
Inventors: 叶德林; 刘世明; 陈然; 简润桐; 马杰; 王亚婕; 黄佳奇
Original assignee: Foshan Sanshuiguanzhu Ceramics Co ltd; Newpearl Ceramics Group Co ltd; Guangdong Summit Ceramics Co Ltd
Current assignee: Foshan Sanshuiguanzhu Ceramics Co ltd; Newpearl Ceramics Group Co ltd; Guangdong Summit Ceramics Co Ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2020-10-23
Also published as: WO2022011932A1

Abstract

本发明公开了一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法。包括以下步骤：S1、根据陶瓷砖表面微观结构的要求，配制一定溶度的弱酸；S2、采用高压雾化设备，均匀喷涂弱酸在研磨抛光后的陶瓷砖表面，进行表面微观结构修饰；S3、对修饰后的陶瓷砖表面进行清洗、吹干；S4、制备掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液；S5、采用涂布方式将掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖表面形成薄膜层并烘烤；S6、烘烤结束，冷却，得到防静电陶瓷砖；本发明具有生产技术难度低，易于实施且性价比高的特点。

Description

一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法

技术领域

本发明属于工业陶瓷技术领域，具体涉及一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法。

背景技术

静电是一种普遍存在的现象，在各行业中，特别是具有精密仪器或者特殊环境对静电需要采用防护措施。在装饰材料方面，有采用防静电的装饰板、木材、导电漆等，而在装饰材料中陶瓷材料是占据了相当大比例的，因此制备一种具有防静电的陶瓷也是大家共同努力的方向。

目前，研究防静电陶瓷的专利有，如CN103614003B提供了一种使用半导体氧化物添加到陶瓷墨水打印到陶瓷表面，达到抗静电的效果；如专利CN102030519B采用氧化锌、氧化锡半导体粉直接与陶瓷坯料球磨混合制备防静电陶瓷；还有专利CN102795893B、CN103113133A等公布的方案都是采用同样的方法；虽然采用的过程不一样，但都是利用了半导体粉可以消除静电这材料性质。目前添加到陶瓷坯料的半导体粉一般采用的是氧化锌、氧化锡或者氧化锑等单一或者复合粉，而且需要添加一定的比例，如专利CN102030519B所介绍的需要添加11％～35％的二氧化锡、1％～9％的三氧化二锑；如专利CN102795893B所述添加二氧化锡30～45％，因此导致成本很高；另外还有通过采用特殊的工艺制备方法，如专利CN103113133A所介绍采用导电浆料包裹陶瓷砖坯粉的方法，虽然减少了半导体粉的用量，但是增加了生产过程的工序和成本，而且提高了生产的技术难度，不易于实施。

因此，开发出一种生产技术难度低，易于实施且性价比高的静电陶瓷砖制备方法势在必行

发明内容

本发明的目的是提供一种生产技术难度低，易于实施且性价比高的静电陶瓷砖制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

S1、根据陶瓷砖表面微观结构的要求，配制弱酸；

S2、采用高压雾化设备，均匀喷涂弱酸在研磨抛光后的陶瓷砖表面，进行表面微观结构修饰；

S3、对修饰后的陶瓷砖表面进行清洗、吹干；

S4、制备掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液；

S5、采用涂布方式将掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖表面形成薄膜层，并烘烤；

S6、烘烤结束，冷却，得到防静电陶瓷砖。

作为优选，所述S4中的掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液，由掺杂银粒子的纳米二氧化硅、水和偶联剂、PH值调节剂组成；

其组成按重量百分比为：掺杂银粒子的纳米二氧化硅：20～50％、水：50～80％、偶联剂：1～5％以及PH值调节剂：0.5～1％。

作为优选，所述S1中的弱酸采用浓度为5-15％的柠檬酸。

作为优选，所述S2中，高压雾化的压力为0.6～0.8MPa，雾化设备的喷嘴直径0.5～1.0mm。

作为优选，所述S5中采用的涂布方式，是用100％润湿饱和的状态下的棉布把纳米二氧化硅水溶液转移到陶瓷砖表面，所述S5中烘烤过程为在150～250℃的温度下，烘烤20～60分钟。

作为优选，所述纳米二氧化硅的尺寸为50～200nm，所述银粒子的尺寸为2～5nm。

作为优选，所述S2中修饰时间为30～120秒。

作为优选，所述S2中陶瓷砖表面进行表面微观结构修饰后的粗糙度Ra为0.1～0.5μm。

本发明还公开了一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖，包括陶瓷砖以及薄膜层，所述薄膜层设置于陶瓷砖表面，所述薄膜层的接触角为0～10度，所述薄膜层具有超亲水性。

作为优选，所述薄膜层厚度为1～5μm。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

1、通过使用弱酸对陶瓷砖表面进行微观结构处理，增加了陶瓷砖表面的比表面积以及凹陷结构，一方面使得陶瓷砖可以更好的接受掺杂银粒子的纳米二氧化硅溶液涂布，另一方面使得陶瓷砖对于空气中的水分子的吸附能力得到提升，从而使得陶瓷砖具有一定的防静电效果，同时通过对陶瓷砖修饰过的表面涂布掺杂银粒子的纳米二氧化硅溶液，再经过特定的温度和时间对表面涂布有掺杂银粒子的纳米二氧化硅溶液的陶瓷砖进行烘烤，使掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液在陶瓷砖表面形成一层薄膜层，因薄膜层具有超亲水性，能够吸附空气中的水分子，使得陶瓷砖具有较好的防静电效果，而薄膜层中掺杂的纳米级银粒子，会在薄膜层内形成良好的导电网络，从而使陶瓷砖表面电阻下降，积聚的静电会被尽快地释放，从而达到防静电的效果，使得陶瓷砖的防静电能力得到进一步提升；

2、无需对常规陶瓷砖的坯体和釉料配方做出改变，而是通过对常规陶瓷砖进行表面微观结构的修饰以及涂布具有防静电效果的薄膜层，在对陶瓷砖整体结构改变较小的前提下使得陶瓷砖具有良好的防静电的效果，本发明的方法简单易行，适用于工业化生产；

3、无需对现有的陶瓷砖生产设备做出调整，节约了因工艺流程升级而产生的设备改造费用，使得防静电瓷砖的生产成本降低，具有较好的经济适用性，有利于提升本发明的适用范围。

附图说明

图1是本发明实施例1和2的工艺流程简图；

图2是本发明实施例3的工艺流程简图；

图3是本发明实施例4的结构剖视图；

图4是本发明实施例5的结构剖视图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

1、陶瓷砖；2、薄膜层。

实施例1为本发明公布的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法，内容如下

1)优选选用5％溶度的有机柠檬酸，对陶瓷砖1表面进行微观结构修饰；

2)弱酸的喷涂方式采用0.7MPa的空气压力，喷嘴直径优选选用0.5mm，喷涂弱酸在陶瓷砖1表面，优选选用120秒的修饰时间，形成微观结构的粗糙度Ra为0.15μm；

3)用清水冲洗陶瓷砖1表面，并用自然风吹干表面，直到肉眼看不到明显的液态水；

4)用100％润湿饱和状态下的棉布将掺杂纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖1表面，涂布速度160mm/s，按重量百分比组成优选方案一：

掺杂银粒子的纳米二氧化硅：25％，其中银粒子尺寸大小为2nm，二氧化硅尺寸大小为50nm、水：69.5％、亲水硅烷偶联剂：5％、PH值调节剂：0.5％酒石酸钾；

5)涂布后的陶瓷砖1再经过一定的温度和时间进行烘干，烘干时间和温度，优选选用温度180度，时间60min，薄膜层2厚度为2μm，接触角为3度；

6)烘干结束，冷却，制备出防静电陶瓷砖。

经过以上方案制备的产品经检验，在温度25℃，相对湿度50-70％的环境中，采用点对点测试表面电阻为5.68×108Ω，符合SJ/T10694-2006国家标准，是一种良好的防静电陶瓷砖。

实施例2为本发明公布的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法，内容如下

1)根据弱酸的选用方案，优选选用10％溶度的有机柠檬酸，对陶瓷砖1表面进行微观结构修饰；

2)弱酸的喷涂方式采用0.6-0.8MPa的空气压力，喷嘴直径优选选用0.6mm，喷涂弱酸在陶瓷砖1表面，优选选用90秒的修饰时间，形成微观结构的粗糙度Ra为0.25μm；

3)用清水冲洗陶瓷砖1表面，并用自然风吹干表面，肉眼看不到明显的液态水；

4)用100％润湿饱和状态下的棉布将掺杂纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖1表面，涂布速度140mm/s，按重量百分比组成优选方案二：

掺杂银粒子的纳米二氧化硅：32％，其中银粒子尺寸大小为3nm，二氧化硅尺寸大小为120nm、水：64.3％、亲水硅烷偶联剂：3％、PH值调节剂：0.7％酒石酸钾；

5)涂布后的陶瓷砖1再经过一定的温度和时间进行烘干，烘干时间和温度，优选选用温度200度，时间35min，薄膜层2厚度为3μm，接触角为4度；

6)烘干结束，冷却，制备出防静电陶瓷砖。

经过以上方案制备的产品经检验，在温度25℃，相对湿度50-70％的环境中，采用点对点测试表面电阻为5.18×108Ω，符合SJ/T10694-2006国家标准，是一种良好的防静电陶瓷砖。

实施例3为本发明公布的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖及制备方法，内容如下

1)优选选用15％溶度的有机柠檬酸，对陶瓷砖1表面进行微观结构修饰；

2)弱酸的喷涂方式采用0.8MPa的空气压力，喷嘴直径优选选用1.0mm，喷涂弱酸在陶瓷砖1表面，优选选用120秒的修饰时间，形成微观结构的粗糙度Ra为0.4μm；

4)用100％润湿饱和状态下的棉布将掺杂纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖1表面，涂布速度120mm/s，按重量百分比组成优选方案三：

掺杂银粒子的纳米二氧化硅：40％，其中银粒子尺寸大小为5nm，二氧化硅尺寸大小为200nm、水：57.5％、亲水硅烷偶联剂：1.5％、PH值调节剂：1％酒石酸钾；

5)涂布后的陶瓷砖1再经过一定的温度和时间进行烘干，烘干时间和温度，优选选用温度250度，时间20min，薄膜层2厚度为5μm，接触角为5度；

6)烘干结束，冷却，制备出防静电陶瓷砖。

经过以上方案制备的产品经检验，在温度25℃，相对湿度50-70％的环境中，采用点对点测试表面电阻为4.58×108Ω，符合SJ/T10694-2006国家标准，是一种良好的防静电陶瓷砖。

实施例4为本发明公布的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖，包括陶瓷砖1以及薄膜层2，薄膜层2仅覆盖陶瓷砖1的上表面。

实施例5为本发明公布的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖，包括陶瓷砖1以及薄膜层2，薄膜层2完全覆盖陶瓷砖1的表面。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims

1.一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:根据陶瓷砖(1)表面微观结构的要求，配制弱酸；

S2:采用高压雾化设备，均匀喷涂弱酸在研磨抛光后的陶瓷砖(1)表面，进行表面微观结构修饰；

S3:对修饰后的陶瓷砖(1)表面进行清洗、吹干；

S4:制备掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液；

S5:采用涂布方式将掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液涂布在修饰后的陶瓷砖(1)表面形成薄膜层(2)，并烘烤；

S6、烘烤结束，冷却，得到防静电陶瓷砖。

2.根据权利要求1所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S4中的掺杂银粒子的纳米二氧化硅水溶液，由掺杂银粒子的纳米二氧化硅、水和偶联剂、PH值调节剂组成；

3.根据权利要求1所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S1中的弱酸采用浓度为5-15％的柠檬酸。

4.根据权利要求3所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S2中，高压雾化的压力为0.6～0.8MPa，雾化设备的喷嘴直径0.5～1.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S5中采用的涂布方式，是用100％润湿饱和的状态下的棉布把纳米二氧化硅水溶液转移到陶瓷砖(1)表面，所述S5中烘烤过程为在150～250℃的温度下，烘烤20～60分钟。

6.根据权利要求2所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的尺寸为50～200nm，所述银粒子的尺寸为2～5nm。

7.根据权利要求2所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S2中修饰时间为30～120秒。

8.根据权利要求1所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述S2中陶瓷砖(1)表面进行表面微观结构修饰后的粗糙度Ra为0.1～0.5μm。

9.一种根据权利要求1～8任一所述制备方法制得的表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖，包括陶瓷砖(1)以及薄膜层(2)，所述薄膜层(2)设置于陶瓷砖(1)表面，其特征在于，所述薄膜层(2)的接触角为0～10度，所述薄膜层(2)具有超亲水性。

10.根据权利要求9所述的一种表面拥有纳米结构的防静电陶瓷砖，其特征在于，所述薄膜层(2)厚度为1～5μm。