[发明专利]一种微晶竹炭紫砂复合陶器材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸附性能的微晶竹炭紫砂复合陶器材料及其应用，属于复合型陶器材料领域。

背景技术

竹类植物生长快，繁殖能力强，容易再生，且竹材具有强度高、韧性好等许多优良性能。以其为原料生产的高温微晶竹炭质地坚硬、细密多孔、比表面积大、吸附力强，不仅可用于燃料能源、环境净化、居室吸潮除臭、土壤改良、果蔬保鲜、日用保健等方面，还可应用于防辐射、电磁屏蔽、阻燃复合材料、以及半导体材料等高新技术领域。

由于高温微晶竹炭的一系列的优点，将其应用于陶器方面，可以更好的扩大在厨具、餐具、食物容器、装饰工艺品等方面的应用，更能提高陶器产业的科技含量和经济价值。

高温微晶竹炭陶器是近十年来开发的一种新型生物质陶器产品，它既有一定的机械强度又有一定的气孔率，用于饮茶、煮饭等，既不会渗漏又有良好的透气性。微晶竹炭陶具有杀菌保鲜，活化茶叶中有益成分的功能，且含有多种微量元素，更有利于保健养生。用微晶竹炭陶制作的砂锅是烹饪佳器，用它做出来的饭、粥、汤等食品味道比用金属电饭煲、电火锅做出来的更鲜美可口。

经调查，目前在国内外已经有企业利用微晶竹炭为添加材料制造生产各种微晶竹炭陶器材料，但是在原料配方和制造工艺方面还有一定的局限性，影响了应用的效果。这些发明专利的权利要求书指出的主要原料微晶竹炭的烧制温度都低于1000℃，竹炭还没有完全变成石墨化微晶结构，因而制成竹炭陶的微孔远不及本发明烧制的微晶竹炭陶微孔繁多，影响了竹炭陶的吸附功能。

目前，从常用的陶粒滤料来看，多为活性炭、沸石和生物陶粒等。这些生物载体存在的问题是：（1）活性炭：虽然具有巨大的比表面积，吸附能力极强，但是活性炭的物理强度低、寿命短、不易清洗、处理费用高等。（2）沸石：由于孔径过大而照成了比表面积小、吸附能力差。（3）目前常用的其他生物陶粒材料也存在着很多的缺陷：孔隙率底，尤其是微孔含量低以及表面粗糙不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微晶竹炭紫砂复合陶器材料及其应用，解决了现有技术的不足，本发明所述的高吸附功能微晶竹炭陶器材料及其应用，可通过不同的原料配比和烧制工艺，加工制成的微晶竹炭陶器具有烧成收缩率低，抗折强度大，对甲醛、苯酚、二氧化硫、TVOC以及其他有害物质的吸附率强，而且可以根据需要制成具备不同吸水率（15%～40%）的陶器材料。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种微晶竹炭紫砂复合陶器材料，由以下重量百分比的组份混合组成：微晶竹炭粉5～40%，紫砂粉体40～60%，凹凸棒土10～30%，硅藻土5～30%以及粘结剂1～5%。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述微晶竹炭粉由石墨晶化竹炭经1200℃以上高温烧制，再进行破碎后得到，其粒径小于2000目。

进一步，所述紫砂粉体的平均粒径为300nm～800nm，所述紫砂粉体经过800～1150℃烧制后在远红外波长4～14μm的法向全辐射发射率≥88%。

进一步，所述凹凸棒土采用凹凸棒土含量不小于78%的凹凸棒石粘土矿物为原料，经破碎后得到，其粒径小于200目。

进一步，所述硅藻土采用SiO₂含量在85%～98%的硅藻土原矿为原料，经破碎后得到，其平均粒径为1～100μm。

进一步，所述粘结剂为提高坯料可塑性的粘结剂。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种微晶竹炭紫砂复合陶器材料的用途，所述微晶竹炭紫砂复合陶器材料可用于制备微晶竹炭紫砂复合陶器。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述制备微晶竹炭紫砂复合陶器的具体步骤为：将微晶竹炭紫砂复合陶器材料经过成型、风干、干燥后，放入真空炉、氮气炉或氢气还原炉中进行煅烧，煅烧结束后冷却至室温，即得到微晶竹炭紫砂复合陶器。

进一步，所述煅烧的具体步骤为：在100℃/h的升温速度的情况下升温至400℃温度并恒温20min，再在100℃/h的升温速度的情况下升温至600℃，再在150℃/h的升温速度的情况下升温至800℃～1150℃，保温30min。

进一步，所述微晶竹炭紫砂复合陶器的气孔率为15%～40%。