基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥及其制备方法、应用与流程

本发明涉及陶瓷，具体涉及基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着人们生活质量的提高和陶瓷行业的快速发展，陶瓷材料因其具有耐腐蚀、强度高、易清洁等优点而被人们所热爱，并已广泛应用于人类生活的各个方面。然而，陶瓷制品生产过程中耗能高、废弃后处理难，以及随之而出现的环境污染和资源短缺等问题，也逐渐突显出来，并已成为当今社会可持续发展面临的几大主要问题之一。因此，生产可降解绿色环保陶瓷制品，对于指导我国陶瓷生产，提升我国陶瓷制品质量，降低生产过程中的能耗和废弃过程中带来的环境问题具有非常重要的意义。

2、可降解环保陶瓷逐渐受到了社会的关注。目前制备的可降解环保陶瓷制品在废弃破碎后，在特定环境条件下具有一定的降解能力，但在制备过程中还存在坯泥可塑性较低，制备得到的陶器陶瓷产品强度、硬度难以满足使用要求，降解速度较慢等缺点。

3、现有技术如中国专利申请cn101891450a公开了一种可降解绿色环保陶瓷制品及制造方法，通过在陶瓷坯体中加入碳粉作为造孔剂，制得的陶瓷制品具有较快的风化降解速度，但是其坯泥的可塑性欠缺，限制了材料的应用。

4、现有技术如中国专利申请cn113582659a公开了一种用于提高日用陶瓷泥料塑性的复合有机添加剂以及陶瓷泥料，通过制备复合有机添加剂，将其添加进坯泥里，使坯泥具有较好的塑性和粘性，但是其制备的坯泥在烧结成型后风化降解速率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥及其制备方法、应用，该高塑性可降解陶器坯泥具有优异的可塑性能，由坯泥制得的生坯具有优良的力学性能和抗菌性能，由生坯制得的陶瓷材料具有优良的降解性能，在可降解环保陶瓷中具有广泛的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤(1)、将海泡石活化，得到活化海泡石；将活化海泡石、2,4-甲苯二异氰酸酯、甲苯混合均匀，反应，反应结束后，纯化，干燥，得到改性海泡石；

5、步骤(2)、将乳酸乙酯、改性海泡石、催化剂混合，进行第一次反应，将反应过程中生成的乙醇蒸出，反应结束后，得到第一次反应产物，将第一次反应产物与甲苯混合，第二次反应，进行反应结束后，进行第三次反应，反应结束后，纯化，干燥，得到改性聚乳酸；

6、将改性聚乳酸与2,4-甲苯二异氰酸酯混合，搅拌反应，反应结束后，得到功能化聚乳酸；

7、步骤(3)、将功能化聚乳酸与甲苯混合，滴加壳聚糖溶液，滴加完毕后，反应，反应结束后，加入沉淀剂沉淀，纯化，干燥，得到改性壳聚糖；

8、步骤(4)、将羧甲基纤维素与水混合溶解，加入高碘酸钠水溶液，并加入ph调节剂调节ph值，反应，反应结束后，纯化，干燥，得到改性羧甲基纤维素；

9、将改性羧甲基纤维素水溶液与改性壳聚糖溶液混合搅拌，静置，得到功能化壳聚糖水凝胶；

10、其中，改性壳聚糖溶液是由改性壳聚糖、乙酸、水混合制得；

11、步骤(5)、将功能化壳聚糖水凝胶、复合岩矿物干料、聚甲基丙烯酸甲酯、水混合，球磨，通过真空练泥机练泥，得到高塑性可降解陶器坯泥。

12、优选地，所述步骤(1)中：活化条件为：在氮气氛围中、250℃温度下活化2h；活化海泡石、2,4-甲苯二异氰酸酯、甲苯的质量比为10:(1-3):(15-30)；反应条件为：在氮气氛围中、70-80℃温度下反应1-1.2h。

13、优选地，洗涤操作所用洗涤液包括甲苯。

14、优选地，所述步骤(2)中：乳酸乙酯、改性海泡石、催化剂的质量比为100:5:(1-3)；第一次反应条件为：在氮气氛围中、140-145℃温度下第一次反应10-12h；第一次反应产物与甲苯的质量比为1:1；第二次反应条件为：在氮气氛围中、真空度1.6-4.0kpa、145-150℃温度下第二次反应6-7h；第三次反应条件为：在氮气氛围中、真空度0.5kpa、180-190℃温度下第三次反应2-3h。

15、优选地，所述催化剂包括辛酸亚锡。

16、优选地，所述步骤(2)中：改性聚乳酸与2,4-甲苯二异氰酸酯的质量比为(60-80):(1-2)。

17、优选地，所述改性聚乳酸在反应前需要脱水、冷却至室温；脱水条件为：在真空度0.5kpa、110℃温度下脱水1h。

18、优选地，所述步骤(2)中：搅拌反应条件为：在氮气氛围中、75-80℃温度下搅拌反应7-8h。

19、优选地，所述步骤(3)中：功能化聚乳酸、壳聚糖、甲苯的质量比为(2-6):20:10；滴加条件为：在3000-4000r/min转速下滴加8-15min；反应条件为：在室温下反应3-4h。

20、优选地，壳聚糖溶液是包括壳聚糖、乙酸、水以质量比1.5:1:50混合制得。

21、优选地，沉淀操作所用沉淀剂包括乙醇。

22、优选地，所述步骤(4)中：羧甲基纤维素、高碘酸钠、水的质量比为1:(1.1-1.2):20；反应条件为：在30-40℃温度下避光反应4-5h。

23、进一步地，高碘酸钠水溶液的浓度为0.11g/ml。

24、优选地，ph调节剂包括1mol/l的盐酸水溶液。

25、进一步地，调节后的ph值为3。

26、优选地，所述步骤(4)中：纯化操作包括沉淀、过滤，溶解，重复一次沉淀、过滤的操作，沉淀所用沉淀剂包括乙醇。

27、优选地，所述步骤(4)中：改性羧甲基纤维素水溶液与改性壳聚糖溶液的质量比为(0.6-1.2):1；改性羧甲基纤维素水溶液的浓度为20-25wt％。

28、进一步地，改性羧甲基纤维素中的醛基与改性壳聚糖中的氨基的摩尔比为1:1。

29、优选地，所述步骤(5)中：功能化壳聚糖水凝胶、复合岩矿物干料、聚甲基丙烯酸甲酯、水的质量比为(20-25):(120-150):(1-5):(40-50)；复合岩矿物干料是包括粘土、高岭土、石英粉、钾长石、白云石粉以质量比5:(15-30):25:(5-15):(1-3)混合制得；球磨条件为：在球磨机中进行湿法球磨2.5-3h。

30、优选地，改性壳聚糖溶液是包括改性壳聚糖、乙酸、水以质量比(1.8-2.2):1:50混合制得。

31、优选地，一种采用如上所述的基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥的制备方法，制备得到的高塑性可降解陶器坯泥。

32、优选地，一种采用如上所述的基于复合岩矿物的高塑性可降解陶器坯泥的应用。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、本发明通过对海泡石进行表面处理，降低了海泡石层间和纤维束间的粘合力，增大了层间距，使聚乳酸在聚合反应过程中可以进入海泡石纤维的层间，从而使海泡石在聚乳酸中分散均匀，提高海泡石在陶器坯泥中的分散性，使制得的陶瓷生坯力学性能增强。

35、本发明通过将改性聚乳酸的端基转化为异氰酸酯基，异氰酸酯基可以与壳聚糖的氨基进行反应，得到功能化聚乳酸接枝壳聚糖，得到的改性壳聚糖由于聚乳酸接枝后破坏了壳聚糖分子间氢键，从而使其结晶度降低，流动性和塑性提高；同时功能化聚乳酸中具有极性基团，且海泡石具有优异的热稳定性，将其作为侧链对壳聚糖的稳定性具有进一步增强的效果，从而使制得的陶瓷生坯力学性能进一步提高。

36、羧甲基纤维素具有较高的吸水性；本发明通过将改性壳聚糖与醛基化的改性羧甲基纤维素混合后，改性壳聚糖中的氨基与醛基化的改性羧甲基纤维素中的醛基会发生交联反应，生成具有席夫碱键的化学交联体系，得到的功能化壳聚糖可以增加陶器坯泥的可塑性和生坯的力学性能，同时使陶器坯泥的抗菌性提高。

37、聚甲基丙烯酸甲酯是一种常用的固态造孔剂，本发明中通过使用固态模板法，在陶器坯泥的制备过程中加入聚甲基丙烯酸甲酯，由于其与壳聚糖接枝的聚乳酸具有良好的相容性，可以在陶器坯泥中分散均匀；制得的陶器坯泥在真空炼泥和制成生坯烧结后会除去固态造孔剂而留下气孔，从而使陶器具有均匀的多孔结构。

38、此外，壳聚糖、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯均为生物可降解有机材料，添加了生物可降解有机材料的陶器坯泥不仅具有高塑性和可降解性，而且由坯泥烧结后所得的陶器具有多孔结构，有利于陶器的风化降解。