本發(fā)明涉及了陶瓷技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及了一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水及其制備方法。
背景技術(shù):
細(xì)菌,霉菌作為病原菌對(duì)人類和動(dòng)植物有很大危害,影響人們的健康甚至危及生命,帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人們的關(guān)注,抗菌制品的需求將構(gòu)成巨大的市場。
對(duì)于環(huán)境保護(hù)方面,空氣負(fù)離子可以消除室內(nèi)異味和各種有害氣體 。在室內(nèi)裝修過程中使用的裝潢材料揮發(fā)出來的苯、甲醛、酮、氨等刺激性氣體以及日常生活中剩菜剩飯酸臭味,香煙等對(duì)人體有害的異味,用富含負(fù)離子的材料,其釋放的空氣負(fù)離子都能有效地加以消除,達(dá)到凈化空氣的目的,并對(duì)金葡萄球菌、大腸桿菌、念珠菌及霉菌等有很好的抑制作用。
陶瓷噴墨技術(shù)作為一種新的無接觸、無壓力、無印版的印刷技術(shù),無疑將當(dāng)今瓷磚時(shí)裝化、個(gè)性化、藝術(shù)化、小批量、多花色、低碳環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)推向了一個(gè)新的高度。自2009 年我國引進(jìn)第一臺(tái)陶瓷噴墨機(jī)以來,陶瓷噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn),并得到大量應(yīng)用。經(jīng)過幾年的發(fā)展,陶瓷噴墨產(chǎn)品的市場占有率越來越高,也將陶瓷噴墨技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的淋漓盡致。
具有下陷效果的陶瓷墨水的使用,能夠使陶瓷磚更加充分形象的展現(xiàn)出凹凸的紋理、逼真的肌理、柔和的質(zhì)感,打破瓷磚的冰冷印象,讓人從視覺和觸覺上體驗(yàn)到更加奇妙的質(zhì)感。與陶瓷噴墨打印用顏料墨水的配合使用,不僅可以進(jìn)一步提高瓷磚的裝飾效果,也能適應(yīng)數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)。但是目前鮮有報(bào)道關(guān)于功能型的可下陷陶瓷墨水,因此技術(shù)有待提高,亟需研發(fā)功能型可下陷陶瓷墨水,如抗菌、防靜電、除臭劑、負(fù)離子等功能,進(jìn)一步擴(kuò)寬其應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水及其制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水的制備方法,其包括以下步驟:
步驟A、制備下陷釉:將30~40% V2O5、40~50% Bi2O3、7~12% Ba2CO3、4~8% ZnO、2~6% SiO2、1~3% Al2O3、1~3%(K2O+Na2O)混合砂磨均勻;加入0.5~5%抗菌復(fù)合物并砂磨均勻;再加入2~6%負(fù)離子復(fù)合物,砂磨均勻制得混合料;將混合料布撒裝入耐火匣缽中,進(jìn)行800~1100℃高溫熔制,得到熔融態(tài)的漿料;將漿料水淬冷卻,并破碎成顆粒狀,得下陷釉;
步驟B、稱取20~35%下陷釉、3~8%分散劑、2~5%表面添加劑、0.3~0.8%消泡劑、1~3%結(jié)合劑、1~6%導(dǎo)電填料,余量為溶劑,加入高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行分散30~60min;將分散好的混合液裝入砂磨機(jī)中,砂磨8~12h,得到粒徑分布在200~500nm之間的墨水半成品;
步驟C、將步驟B得到的墨水半成品在 80~100℃的恒溫?cái)嚢韪字?,然后進(jìn)行抽真空、高速振動(dòng)、過濾,得到墨水成品。
一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水,其含有如下重量百分比的組份:20~35%下陷釉、3~8%分散劑、2~5%表面添加劑、0.3~0.8%消泡劑、1~3%結(jié)合劑、1~6%導(dǎo)電填料,余量為溶劑;其中,所述下陷釉含有如下重量百分比的組份:30~40% V2O5、45~50% Bi2O3、7~12% Ba2CO3、4~8% ZnO、2~6% SiO2、1~3% Al2O3、1~3%(K2O+Na2O)、0.5~5%抗菌復(fù)合物和2~6%負(fù)離子復(fù)合物。
在本發(fā)明中,所述導(dǎo)電填料制備方法如下:將30~40%環(huán)氧樹脂、30~50%酚醛樹脂、1~8%碳納米管、2~6%鋁粉、5~10%炭黑和1~10%石墨烯充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900~1000℃,保溫1~2h;將膜刮離該基板,得導(dǎo)電多孔網(wǎng)狀碳膜。
在本發(fā)明中,所述負(fù)離子復(fù)合物制備方法如下:將5~10%珊瑚化石、10~15%電氣石、20~35%蛋白石、1~5%蛇紋石、5~10%麥飯石、1~5%奇冰石、1~5%北投石、1~5%醫(yī)王石、5~10%貝殼、10~15%硅藻土、1~3%三氧化二鐵、2~5%三氧化二鋁、3~8%氧化鋯和1~5%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。取5~10g負(fù)離子粉分散于100~200ml超純水中,水浴超聲1~2h獲得均勻和穩(wěn)定的分散液;將具有碳納米管網(wǎng)狀膜的基板置于約8℃時(shí),將分散液加入內(nèi)凹形狀的基板中,同時(shí),來回滾動(dòng)滾輪,使該分散液均勻分散于該碳納米管網(wǎng)狀膜中,由于碳納米管在8℃附近時(shí)具有親水性,該分散液被吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞;升溫至約25℃,碳納米管具有疏水性并將水分子趕走只留下負(fù)離子粉吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞中;干燥后,將吸附有負(fù)離子粉的碳納米管網(wǎng)狀膜刮離該基板,獲得負(fù)離子粉/碳納米管。
在本發(fā)明中,所述負(fù)離子復(fù)合物制備方法如下:將5~10%珊瑚化石、10~15%電氣石、20~35%蛋白石、1~5%蛇紋石、5~10%麥飯石、1~5%奇冰石、1~5%北投石、1~5%醫(yī)王石、5~10%貝殼、10~15%硅藻土、1~3%三氧化二鐵、2~5%三氧化二鋁、3~8%氧化鋯和1~5%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。取5~10g負(fù)離子粉分散于100~200ml超純水中,水浴超聲1~2h獲得均勻和穩(wěn)定的分散液;將具有碳納米管網(wǎng)狀膜的基板置于約8℃時(shí),將分散液加入內(nèi)凹形狀的基板中,同時(shí),來回滾動(dòng)滾輪,使該分散液均勻分散于該碳納米管網(wǎng)狀膜中,由于碳納米管在8℃附近時(shí)具有親水性,該分散液被吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞;升溫至約25℃,碳納米管具有疏水性并將水分子趕走只留下負(fù)離子粉吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞中;干燥后,將吸附有負(fù)離子粉的碳納米管網(wǎng)狀膜刮離該基板,獲得負(fù)離子粉/碳納米管。
在本發(fā)明中,所述分散劑為水溶性和油溶性高分子類、聚丙烯酸及共聚物、苯甲酸及其衍生物的任一種。分散劑可以列舉出的商品名包括BYK161、BYK163、BYK164、BYK168、EFKA4310、EFKA 4400、EFKA4401、Nuosperse FX9086、Solsperse 24000、Tego710、Tego671,但不限于此。
在本發(fā)明中,所述表面添加劑為氨基或胺基及其鹽。表面添加劑為NP-4,Span-80,AEO-3和SRE-48000中的至少一種。
在本發(fā)明中,所述溶劑為脫芳香烴類溶劑、環(huán)保碳?xì)淙軇?、醇類、環(huán)烷烴類溶劑中的至少一種。所述結(jié)合劑通常使用聚合性樹脂,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯樹脂中的一種,聚合性樹脂起到結(jié)合和分散的雙重作用。所述消泡劑為不含有機(jī)硅的聚合物型消泡劑,消泡劑可以列舉出的商品名包括BYK051、BYK052,但不限于此。
在本發(fā)明中,所述抗菌復(fù)合物可通過以下方法制得:
(1)稱取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以500~600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1~3g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)3~5h;快速加入100~150ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100~150rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照30~60min,激光輻照功率為0.5~2W;備用;
(2)超聲攪拌50~60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001~0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1~0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2~3:1),超聲攪拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于80~120ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.005~0.05mol/L硝酸鈰水溶液,30~60min后逐滴加入濃度為0.005~0.05mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.1~0.2:0.2~0.4;繼續(xù)超聲攪拌,調(diào)節(jié)混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入4~8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在30~40℃下還原反應(yīng)0.5~1h;之后,再加入40~50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在85℃下還原反應(yīng)30~48h后;過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比3~5:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質(zhì)量比為3:1~3),調(diào)節(jié)pH值為9~10,反應(yīng)溫度為20~25℃,反應(yīng)30~60min;進(jìn)行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在80~90℃下干燥2~4h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進(jìn)行500~800℃熱處理1~2h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100~150W進(jìn)行超聲10~15min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得抗菌粉;
(5)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.05~0.5mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比2~4:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:12~18;持續(xù)攪拌60~90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)15~30h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(6)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.01~1.0wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物400~550℃下煅燒1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(7)將30~45%環(huán)氧樹脂、35~50%酚醛樹脂及8~20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900~1000℃,保溫1~2h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
較佳地,在步驟(4)和(5)之間增加一步驟:取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:1~5;10~100W超聲60~120min,靜置,去離子水洗滌數(shù)次,干燥得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。
在本發(fā)明中,所述抗菌復(fù)合物還可以通過以下方法制得:
(1)稱取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以500~600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1~3g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)3~5h;快速加入100~150ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100~150rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照30~60min,激光輻照功率為0.5~2W;備用;
(2)超聲攪拌50~60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001~0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1~0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2~3:1),超聲攪拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.05~0.5g/100mlZnO量子點(diǎn)水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;60~90min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.05~0.5mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比2~4:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌60~120min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:12~18;持續(xù)攪拌60~90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)15~30h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(5)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.01~1.0wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化3~5d后置烘箱60℃~120℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物400~550℃下煅燒1~2h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(6)將30~45%環(huán)氧樹脂、35~50%酚醛樹脂及8~20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900~1000℃,保溫1~2h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
較佳地,在步驟(3)和(4)之間增加一步驟:取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:1~5;10~100W超聲60~120min,靜置,去離子水洗滌數(shù)次,干燥得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉。
本發(fā)明具有如下有益效果:本方法在碳納米網(wǎng)上負(fù)載并固定抗菌劑,不僅防止其團(tuán)聚,顯著提高金屬納米粒子等抗菌劑的穩(wěn)定性,使其能更好分散在陶瓷噴墨油墨內(nèi),且具有更長效的抗菌活性以及銀離子不會(huì)溢出氧化變色;同時(shí)復(fù)合了多種抗菌劑的抗菌性能,相比于單一的銀納米抗菌劑有著更好的抗菌效果,抗菌持久;負(fù)離子復(fù)合物可高效不間斷的釋放負(fù)離子,在有光或無光條件下均能不間斷釋放負(fù)離子,有效凈化空氣,分解甲醛等有機(jī)氣體,提高室內(nèi)空氣質(zhì)量,還具有抗菌的作用,有益于人體健康。和現(xiàn)有可下陷陶瓷墨水相比,本發(fā)明配料科學(xué),制備合理,品質(zhì)穩(wěn)定性好,可長時(shí)間保存,具有良好的噴墨打印性能,與陶瓷噴墨打印用顏料墨水配合使用,能更加充分形象的展現(xiàn)出瓷磚凹凸逼真的紋理,立體感強(qiáng),進(jìn)一步提高瓷磚的裝飾效果,創(chuàng)造出異彩紛呈的圖案,還可在瓷片和仿古磚等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用;同時(shí)經(jīng)過合理的搭配負(fù)離子復(fù)合物、導(dǎo)電填料和抗菌復(fù)合材料,三者協(xié)同作用,使得陶瓷墨水具有優(yōu)異抗菌防污、凈化空氣特性以及防靜電功能,進(jìn)一步拓寬了可下陷陶瓷墨水的應(yīng)用范圍。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的優(yōu)選實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A、制備下陷釉:將40% V2O5、35% Bi2O3、7% Ba2CO3、5% ZnO、2% SiO2、2% Al2O3、2%(K2O+Na2O)混合砂磨均勻;加入5%抗菌復(fù)合物并砂磨均勻;再加入2%負(fù)離子復(fù)合物,砂磨均勻制得混合料;將混合料布撒裝入耐火匣缽中,進(jìn)行1000℃高溫熔制,得到熔融態(tài)的漿料;將漿料水淬冷卻,并破碎成顆粒狀,得下陷釉;
步驟B、稱取20%下陷釉、8% Solsperse 24000、5% Span-80、0.3% BYK052、3%聚苯乙烯樹脂、6%導(dǎo)電填料及57.7%環(huán)保碳?xì)淙軇?,加入高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行分散60min;將分散好的混合液裝入砂磨機(jī)中,砂磨10h,得到粒徑分布在200~500nm之間的墨水半成品;
步驟C、將步驟B得到的墨水半成品在 90℃的恒溫?cái)嚢韪字?,然后進(jìn)行抽真空、高速振動(dòng)、過濾,得到墨水成品。
其中,所述導(dǎo)電填料制備方法如下:將40%環(huán)氧樹脂、46%酚醛樹脂、1%碳納米管、2%鋁粉、10%炭黑和1%石墨烯充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到1000℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,得導(dǎo)電多孔網(wǎng)狀碳膜。
其中,所述負(fù)離子復(fù)合物制備方法如下:將10%珊瑚化石、10%電氣石、35%蛋白石、1%蛇紋石、10%麥飯石、5%奇冰石、1%北投石、5%醫(yī)王石、5%貝殼、10%硅藻土、1%三氧化二鐵、3%三氧化二鋁、3%氧化鋯和1%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。取8g負(fù)離子粉分散于120ml超純水中,水浴超聲2h獲得均勻和穩(wěn)定的分散液;將具有碳納米管網(wǎng)狀膜的基板置于約8℃時(shí),將分散液加入內(nèi)凹形狀的基板中,同時(shí),來回滾動(dòng)滾輪,使該分散液均勻分散于該碳納米管網(wǎng)狀膜中,由于碳納米管在8℃附近時(shí)具有親水性,該分散液被吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞;升溫至約25℃,碳納米管具有疏水性并將水分子趕走只留下負(fù)離子粉吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞中;干燥后,將吸附有負(fù)離子粉的碳納米管網(wǎng)狀膜刮離該基板,獲得負(fù)離子粉/碳納米管。
其中,所述抗菌復(fù)合物按以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.05mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.005mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.1:0.4;繼續(xù)超聲攪拌,調(diào)節(jié)混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在30℃下還原反應(yīng)0.5h;之后,再加入45mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在85℃下還原反應(yīng)36h后;過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質(zhì)量比為3:2),調(diào)節(jié)pH值為9~10,反應(yīng)溫度為20~25℃,反應(yīng)30min;進(jìn)行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進(jìn)行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進(jìn)行超聲10min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得抗菌粉;
(5)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:18持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(6)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠1.0wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(7)將30%環(huán)氧樹脂、50%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例2
一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A、制備下陷釉:將33% V2O5、40% Bi2O3、7% Ba2CO3、6% ZnO、2% SiO2、3% Al2O3、2%(K2O+Na2O)混合砂磨均勻;加入3%抗菌復(fù)合物并砂磨均勻;再加入4%負(fù)離子復(fù)合物,砂磨均勻制得混合料;將混合料布撒裝入耐火匣缽中,進(jìn)行1000℃高溫熔制,得到熔融態(tài)的漿料;將漿料水淬冷卻,并破碎成顆粒狀,得下陷釉;
步驟B、稱取30%下陷釉、5% Solsperse 24000、3% Span-80、0.5% BYK052、2%聚苯乙烯樹脂、3%導(dǎo)電填料及56.5%環(huán)保碳?xì)淙軇?,加入高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行分散60min;將分散好的混合液裝入砂磨機(jī)中,砂磨10h,得到粒徑分布在200~500nm之間的墨水半成品;
步驟C、將步驟B得到的墨水半成品在 90℃的恒溫?cái)嚢韪字校缓筮M(jìn)行抽真空、高速振動(dòng)、過濾,得到墨水成品。
其中,所述導(dǎo)電填料制備方法如下:將35%環(huán)氧樹脂、42%酚醛樹脂、5%碳納米管、4%鋁粉、8%炭黑和6%石墨烯充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到1000℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,得導(dǎo)電多孔網(wǎng)狀碳膜。
其中,所述負(fù)離子復(fù)合物制備方法如下:將8%珊瑚化石、12%電氣石、25%蛋白石、3%蛇紋石、8%麥飯石、3%奇冰石、3%北投石、3%醫(yī)王石、8%貝殼、12%硅藻土、2%三氧化二鐵、5%三氧化二鋁、6%氧化鋯和2%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。取8g負(fù)離子粉分散于120ml超純水中,水浴超聲2h獲得均勻和穩(wěn)定的分散液;將具有碳納米管網(wǎng)狀膜的基板置于約8℃時(shí),將分散液加入內(nèi)凹形狀的基板中,同時(shí),來回滾動(dòng)滾輪,使該分散液均勻分散于該碳納米管網(wǎng)狀膜中,由于碳納米管在8℃附近時(shí)具有親水性,該分散液被吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞;升溫至約25℃,碳納米管具有疏水性并將水分子趕走只留下負(fù)離子粉吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞中;干燥后,將吸附有負(fù)離子粉的碳納米管網(wǎng)狀膜刮離該基板,獲得負(fù)離子粉/碳納米管。
其中,所述抗菌復(fù)合物按以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.005mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.2mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.03mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.03mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.2:0.3;繼續(xù)超聲攪拌,調(diào)節(jié)混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在30℃下還原反應(yīng)0.5h;之后,再加入45mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在85℃下還原反應(yīng)36h后;過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.3gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質(zhì)量比為3:2),調(diào)節(jié)pH值為9~10,反應(yīng)溫度為20~25℃,反應(yīng)45min;進(jìn)行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進(jìn)行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進(jìn)行超聲12min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得抗菌粉;
(5)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:15持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(6)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.5wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(7)將45%環(huán)氧樹脂、35%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例3
一種陶瓷噴墨用可下陷負(fù)離子陶瓷墨水及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A、制備下陷釉:將30% V2O5、43% Bi2O3、5.5% Ba2CO3、8% ZnO、4% SiO2、2% Al2O3、1%(K2O+Na2O)混合砂磨均勻;加入0.5%抗菌復(fù)合物并砂磨均勻;再加入6%負(fù)離子復(fù)合物,砂磨均勻制得混合料;將混合料布撒裝入耐火匣缽中,進(jìn)行1000℃高溫熔制,得到熔融態(tài)的漿料;將漿料水淬冷卻,并破碎成顆粒狀,得下陷釉;
步驟B、稱取35%下陷釉、3% Solsperse 24000、2% Span-80、0.8% BYK052、1%聚苯乙烯樹脂、1%導(dǎo)電填料及57.2%環(huán)保碳?xì)淙軇?,加入高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行分散60min;將分散好的混合液裝入砂磨機(jī)中,砂磨10h,得到粒徑分布在200~500nm之間的墨水半成品;
步驟C、將步驟B得到的墨水半成品在 90℃的恒溫?cái)嚢韪字?,然后進(jìn)行抽真空、高速振動(dòng)、過濾,得到墨水成品。
其中,所述導(dǎo)電填料制備方法如下:將30%環(huán)氧樹脂、41%酚醛樹脂、8%碳納米管、6%鋁粉、5%炭黑和10%石墨烯充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到1000℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,得導(dǎo)電多孔網(wǎng)狀碳膜。
其中,所述負(fù)離子復(fù)合物制備方法如下:將5%珊瑚化石、15%電氣石、20%蛋白石、5%蛇紋石、5%麥飯石、1%奇冰石、5%北投石、1%醫(yī)王石、10%貝殼、15%硅藻土、3%三氧化二鐵、2%三氧化二鋁、8%氧化鋯和5%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。取8g負(fù)離子粉分散于120ml超純水中,水浴超聲2h獲得均勻和穩(wěn)定的分散液;將具有碳納米管網(wǎng)狀膜的基板置于約8℃時(shí),將分散液加入內(nèi)凹形狀的基板中,同時(shí),來回滾動(dòng)滾輪,使該分散液均勻分散于該碳納米管網(wǎng)狀膜中,由于碳納米管在8℃附近時(shí)具有親水性,該分散液被吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞;升溫至約25℃,碳納米管具有疏水性并將水分子趕走只留下負(fù)離子粉吸附在碳納米管網(wǎng)狀膜的多個(gè)網(wǎng)洞中;干燥后,將吸附有負(fù)離子粉的碳納米管網(wǎng)狀膜刮離該基板,獲得負(fù)離子粉/碳納米管。
其中,抗菌復(fù)合物按以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.005mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.05mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.2:0.4;繼續(xù)超聲攪拌,調(diào)節(jié)混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在30℃下還原反應(yīng)0.5h;之后,再加入45mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼,在85℃下還原反應(yīng)36h后;過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.1gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質(zhì)量比為3:2),調(diào)節(jié)pH值為9~10,反應(yīng)溫度為20~25℃,反應(yīng)60min;進(jìn)行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進(jìn)行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進(jìn)行超聲15min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得抗菌粉;
(5)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:12持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(6)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.01wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(7)將40%環(huán)氧樹脂、40%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例4
基于實(shí)施例2的制備方法,不同之處在于:步驟(4)和(5)之間增加如下步驟:取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:3;50W超聲90min,靜置,去離子水洗滌數(shù)次,干燥得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉。
三維海綿狀石墨烯制備方法如下:將3g 石墨粉,1g NaNO3在冰水浴中與250ml 98%濃硫酸混合均勻,緩慢加入6g KMnO4。然后升溫至在35℃,攪拌40min 后,加入95ml 去離子水,升溫至98℃反應(yīng)20min;再加入270ml 水稀釋,并用5ml 30% H2O2中和多余KMnO4,混合溶液的顏色為棕黃色,趁熱過濾,用去離子水反復(fù)洗滌至中性,超聲分散得到GO;取200ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直徑25cm,高2cm的圓盤狀反應(yīng)皿中,加入抗壞血酸(VC)0.5g攪拌使其充分混合;然后密閉反應(yīng)皿并置于80℃水熱反應(yīng)15h,反應(yīng)皿中的氧化石墨烯自發(fā)收縮交聯(lián)成三維海綿結(jié)構(gòu),冷凍干燥,得到柔性的三維海綿狀石墨烯。
實(shí)施例5
基于實(shí)施例1的制備方法,不同之處在于:所述抗菌復(fù)合物通過以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.5g/100mlZnO量子點(diǎn)水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;60min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:18持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(5)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠1.0wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(6)將30%環(huán)氧樹脂、50%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例6
基于實(shí)施例2的制備方法,不同之處在于:所述抗菌復(fù)合物通過以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.005mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.2mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.2g/100mlZnO量子點(diǎn)水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;80min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:15持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(5)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.5wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(6)將45%環(huán)氧樹脂、35%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例7
基于實(shí)施例3的制備方法,不同之處在于:所述抗菌復(fù)合物通過以下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時(shí)以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應(yīng)4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時(shí)激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.05g/100mlZnO量子點(diǎn)水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;90min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數(shù)次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO抗菌粉;
(4)氮?dú)猸h(huán)境下,將濃度為0.2mol/L的質(zhì)子酸溶液和濃度為0.1mol/L的十二烷基苯磺酸以體積比3:2混合,同時(shí)加入步驟(4)制得的抗菌粉,磁力攪拌100min后加入苯胺,抗菌粉與苯胺質(zhì)量比為2:12持續(xù)攪拌90min后,逐滴滴加過硫酸銨,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1:1;20℃~30℃下反應(yīng)20h;丙酮、去離子水洗滌數(shù)次后真空干燥,碾磨得納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物;
(5)用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠,向溶膠中加入占溶膠0.01wt%的納米聚苯胺/抗菌粉復(fù)合物,混合均勻;靜置陳化4d后置烘箱90℃烘干;碾磨后將所得復(fù)合物500℃下煅燒1h,去除聚苯胺,得多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物;
(6)將40%環(huán)氧樹脂、40%酚醛樹脂及20%多孔二氧化鈦/抗菌粉復(fù)合物充分混合,加入適量的乙酸丁酯放入球磨機(jī)中分散解膠,排料后,檢測(cè)、調(diào)整配制成可以涂敷的漿料;將此漿料涂敷于基板上,干燥成膜;然后放在充氮保護(hù)氣氛爐中,升溫到900℃,保溫1.5h;將膜刮離該基板,獲得抗菌復(fù)合物。
實(shí)施例8
基于實(shí)施例6的制備方法,不同之處在于:步驟(3)和(4)之間增加如下一步驟:取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:3;50W超聲90min,靜置,去離子水洗滌數(shù)次,干燥得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉。
三維海綿狀石墨烯制備方法如下:將3g 石墨粉,1g NaNO3在冰水浴中與250ml 98%濃硫酸混合均勻,緩慢加入6g KMnO4。然后升溫至在35℃,攪拌40min 后,加入95ml 去離子水,升溫至98℃反應(yīng)20min;再加入270ml 水稀釋,并用5ml 30% H2O2中和多余KMnO4,混合溶液的顏色為棕黃色,趁熱過濾,用去離子水反復(fù)洗滌至中性,超聲分散得到GO;取200ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直徑25cm,高2cm的圓盤狀反應(yīng)皿中,加入抗壞血酸(VC)0.5g攪拌使其充分混合;然后密閉反應(yīng)皿并置于80℃水熱反應(yīng)15h,反應(yīng)皿中的氧化石墨烯自發(fā)收縮交聯(lián)成三維海綿結(jié)構(gòu),冷凍干燥,得到柔性的三維海綿狀石墨烯。
對(duì)比例1
基于實(shí)施例1的制備方法,不同之處在于:所述抗菌復(fù)合物為載金屬抗菌劑的二氧化鈦;未添加導(dǎo)電填料;所述負(fù)離子復(fù)合物為負(fù)離子粉,將8%珊瑚化石、12%電氣石、25%蛋白石、4%蛇紋石、7%麥飯石、4%奇冰石、4%北投石、3%醫(yī)王石、8%貝殼、12%硅藻土、2%三氧化二鐵、3%三氧化二鋁、5%氧化鋯和3%磷酸鋯混合均勻,加入碾磨設(shè)備中進(jìn)行超細(xì)粉碎,直至顆粒直徑分布在50~80nm,過篩,干燥,即可制得所述負(fù)離子粉。
對(duì)比例2
基于實(shí)施例5的制備方法,不同之處在于:所述抗菌復(fù)合物為氧化鋅和二氧化鈦的混合物;未添加負(fù)離子復(fù)合物;所述導(dǎo)電填料由鋁粉、炭黑和石墨烯混合而成。
對(duì)實(shí)施例1~8及對(duì)比例1、2制備的陶瓷墨水進(jìn)行性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示墨水粘度為15~35mPa·s,表面張力在25~40mN/m,粒徑分布均勻,平均粒徑在200~400nm之間,具有良好的穩(wěn)定性和噴墨打印性能。與陶瓷噴墨打印用顏料墨水配合使用,利用噴墨機(jī)直接在瓷磚坯體上噴印,燒成后,磚面上創(chuàng)造出了紋路清晰有序、凹凸有致的效果,異彩紛呈的立體感,手感細(xì)膩,較普通的壁紙類裝飾材料更具質(zhì)感和厚實(shí)感。
將實(shí)施例1~8及對(duì)比例1、2進(jìn)行抗菌等性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如下表:
滅菌率:取 105個(gè)/ml 的大腸桿菌0.1ml,均勻涂布于噴涂并燒成有陶瓷墨水的瓷磚面上,在室內(nèi)放置 2h,然后將菌液用無菌水洗脫至培養(yǎng)基中,37℃下培養(yǎng)24h,然后檢測(cè)菌數(shù),計(jì)算滅菌率。
熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn):將噴涂并燒成有陶瓷墨水的瓷磚置于電爐中,自室溫升到200℃,保溫20min,迅速投入25℃水中,10min后取出擦干,釉層無溫度沖擊裂紋并測(cè)試其滅菌率。
磨損測(cè)試:選用莫氏硬度為3~4的磨料,在由噴涂并燒成有陶瓷墨水的瓷磚上摩擦1000次來模仿鋪貼使用2年后的效果。
防污測(cè)試:選用鉻綠為污染劑。
滅菌均勻性評(píng)價(jià):在仿古釉上選取100個(gè)區(qū)域進(jìn)行滅菌測(cè)試,對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行均勻度分析,通過均勻度=100*(1-標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)。當(dāng)均勻度大于97%,則標(biāo)記為▲;當(dāng)均勻度大于90%且小于97%,則標(biāo)記為☆;當(dāng)均勻度低于90%,則標(biāo)記為╳。
負(fù)離子釋放量:采用日本產(chǎn)COM-3010PRO型離子探測(cè)器測(cè)試負(fù)離子釋放量,將該樣品放置于1m3的測(cè)試箱(長、寬、高均為1m)中,測(cè)得空氣中空氣負(fù)離子濃度(初始及24h);采用漢王M1型霾表測(cè)試,測(cè)試箱內(nèi)PM2.5濃度(1h及24h);在測(cè)試箱內(nèi)滴加0.1mg甲醛(甲醛濃度0.1mg/m3),24h后測(cè)得甲醛濃度。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制,但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案,均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。