[0001] 本发明涉及陶瓷复合材料技术领域，尤其涉及一种用于艺术瓷的陶瓷载体、具有吸附甲醛功能的陶瓷及其应用。

[0002] 随着经济的发展，人们逐渐开始重视健康的问题。错综杂乱的市场中很多奸商为追求经济效益，偷工减料、以次充好，生产大量的劣质产品。木材、涂料、地板等这些与人体亲密接触的建筑材料中充盈着甲醛。2004年国际癌症研究中心将甲醛确定为致癌物，甲醛对人体有着致命的危害。人体在接触甲醛的时候，会出现眼睛流泪、咽喉痛、咳嗽、气短甚至呼吸困难等。甲醛的浓度越大，产生的刺激作用就越强。概括来说，甲醛能够导致人体嗅觉异常、刺激、人体过敏、肺功能异常、免疫功能异常、影响中枢神经系统、还可损伤细胞内的遗传物质。

[0003] 随着技术的发展，人们不断研究去除甲醛的科学办法，绿植、各种甲醛分解剂都被运用其中。绿植在吸附甲醛方面确有不错的效果，如专利申请2019109579135公开了一种负氧离子仿真植物，包括仿真植物本体及土壤，所述仿真植物本体由聚氨酯树脂和负氧离子植物添加剂混合成型，能够清除一定的甲醛、苯、氨、TVOC等有害物质，但其制作步骤复杂，其寿命最多只有一年。且绿植的饲养需要耗费大量的人力、精力，还需定期进行光照，以防止凋零死亡。专利2019110510554公开了一种基于二氧化钛高分子甲醛分解剂及其制备方法，能够在空气或者物体表面进行甲醛去除，此专利通过乙醇的挥发性带走多余的溶剂。溶剂的形式并不适用于家庭使用，对幼儿、宠物都具有潜在的危害，此发明中是通过乙醇的挥发来达到除甲醛的效果，长期接触乙醇对人体具有不良影响。

[0004] 陶瓷是现代家居深受人们欢迎的装饰产品，陶瓷制品、陶瓷装饰品在家装中应用广泛。对于室内甲醛污染，若能通过陶瓷产品对其他家装产品释放的甲醛吸附去除，可以省去目前去除甲醛的额外工作，消除现有室内甲醛去除的上述困难，大大减轻环境污染的负担，保证人们健康安全。因此，功能陶瓷材料也逐渐成为研究热点。现已有活性炭陶瓷材料复合产品用于吸附甲醛的报道，通过将硅藻土和活性炭处理混合、成型、干燥并烧制获得，该技术通过调整硅藻土和活性炭混合比例、烧制温度、保温时间，研究了活性炭陶瓷复合材料对甲醛的吸附特性，结果表明，活性炭加量虽可以提升复合材料的显气孔率，但抗压强度也随之下降，活性炭加量不宜过高，烧制温度高于800℃会造成较大的碳损失。此外，现也有酚醛树脂基活性炭制备技术的报道，一般采用在N2气氛下以一定升温速率进行升温炭化、然后在N2气氛下以一定升温速率升温并通入水蒸气活化得到。由于现在市面上出现的陶瓷加活性炭烧制技术都是低温烧制一般在850-950℃左右，这些产品比较偏向于商业化、工业化。陶瓷原料一般使用硅藻土，使用硅藻土烧制多孔陶瓷的案例非常多，但硅藻土的质地粗糙且基本没有可塑性不适合艺术瓷的使用，难以应用于装饰陶瓷中。现尚未有带孔的装饰艺术瓷，艺术瓷烧制采用的黏土在烧制过程中会有一定的收缩，收缩比与温度成正比，要烧制出带孔艺术瓷，可考虑加造孔剂，但现有造孔剂加入后，还需要根据收缩比和艺术瓷所需要的展示效果来不断调整造孔剂的剂量和目数，且多孔的艺术陶瓷在烧制中还容易出现断裂、起泡等缺陷，为调节缺陷问题还需不断调整陶瓷烧制的温度曲线，工艺复杂，导致现在很少有工业化带孔艺术瓷产品及统一的制备工艺。

[0005] 本发明获得了一种区别于现有用于吸附甲醛的活性炭陶瓷复合材料的陶瓷制品，通过陶瓷载体的改进、创新，用于具有甲醛吸附功能的艺术陶瓷的制备，工艺简单，获得了吸附效率高、吸附效果好、强度高的陶瓷材料，兼具美观和实用性。

[0040] 为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本发明进行详细阐述。

[0041] 实施例1

[0042] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0043] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量50％木屑粉+50％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0044] (2)把球磨好的10％造孔剂、90％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0045] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1100℃的烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图如表1；

[0046] 表1

[0047]

[0048]

[0049] (4)将步骤(3)制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0050] 实施例2

[0051] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0052] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量50％木屑粉+50％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0053] (2)把球磨好的5％造孔剂、95％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0054] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1100℃烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0055] (4)将步骤(3)中制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h。冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0056] 实施例3

[0057] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0058] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量50％木屑粉+50％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0059] (2)把球磨好的30％造孔剂、70％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0060] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1100℃的烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0061] (4)将步骤(3)中制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃、烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h。冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7；然后烘干，结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0062] 实施例4

[0063] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0064] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量50％木屑粉+50％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0065] (2)把球磨好的10％造孔剂、90％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0066] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1095℃的烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0067] (4)将步骤(3)制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0068] 实施例5

[0069] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0070] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量50％木屑粉+50％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0071] (2)把球磨好的10％造孔剂、90％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0072] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1105℃的烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0073] (4)将步骤(3)制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0074] 实施例6

[0075] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0076] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量60％木屑粉+40％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0077] (2)把球磨好的10％造孔剂、90％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0078] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1100℃的烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0079] (4)将步骤(3)制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0080] 实施例7

[0081] 一种具有吸附甲醛功能的陶瓷的制备方法，包括如下操作步骤：

[0082] (1)准备造孔剂放置于球磨罐中，造孔剂采用重量55％木屑粉+45％NaCl，球磨罐中的球不可以超过罐容积的二分之一，球磨时间约30分钟，造孔剂能过100目的筛子即可；

[0083] (2)把球磨好的4％造孔剂、96％淄博陶泥混合，然后放入真空练泥机中搅拌制作成陶瓷载体的泥料；

[0084] (3)将步骤(2)制得的泥料通过压坯/注浆成型的方法做出坯体；通过晾干后放置于电窑进行1100℃烧制，烧制完成后使用蒸馏水清洗陶瓷载体；电窑升温曲线图同实施例1的电窑升温曲线图；

[0085] (4)将步骤(3)中制得的陶瓷载体完全浸入热固性酚醛树脂水溶液(质量含量50％的水溶液)1.5h，取出放入烘干箱，调至100℃烘35min，取出后再次浸泡1.5h、烘干；烘干之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h。冷却后以浓度为25％KOH浸泡陶瓷3.5h，在100℃烘干箱内烘干，之后放入坩埚使用1:1的炭与沙子覆盖陶瓷载体，放入电窑以200℃/h的升温速度至780℃之后保温2h；最后使用蒸馏水煮沸陶瓷，其间换水直至pH值等于7，然后烘干结束，得到具有吸附甲醛功能的陶瓷。

[0086] 实施例8

[0087] 同实施例1的制备方法，所不同的，将淄博陶泥替换为景德镇陶泥。

[0088] 各实施例中热固性酚醛树脂水溶液的制备为：工业酚、甲醛按比例(1:1.7)加入反应瓶内，搅拌，水浴加热。搅拌均匀后用氢氧化钠溶液(20％)调节到pH值到8,在60-80℃内回流1h，加热至80-85℃回流30min，当反应液为红棕色，有油水层现象时，快速升温，至95-98℃直接回流30min，冷却后用盐酸溶液(20％)调pH值5-6。静置2h析出水分后，于真空度
30mmHg减压器馏30min左右，温度升至50℃时停止，温度不可超过50℃，制备结束。

[0089] 实验测试：

[0090] 一、甲醛吸附量的测定

[0091] 100mL甲醛溶液倒入容量为150mL的玻璃瓶内，放入1g本发明各实施例的制备方法制得的陶瓷碎片，立即用橡胶塞封口，放入水浴锅，调至25℃，24h后使用乙酰丙酮法检测溶液中剩余的甲醛浓度，如表2。(注：8组实验编号为a、b、c、d、e、f、g、h，分别为实施例1-8的产品)。

[0092] 表2吸附量检测结果

[0093] 编号 陶瓷碎片(g) 甲醛溶液(mL) 甲醛吸附率(％)a 1 100 6.8
b 1 100 5.7
c 1 100 4.8
d 1 100 5.9
e 1 100 5.8
f 1 100 6.6
g 1 100 6.3
h 1 100 5.4

[0094] 二、釉层对吸附功能的影响

[0095] 准备本发明各实施例的制备方法所制得的陶瓷载体试片10件，其中5件施釉，5件不施釉。烧制完成后，通过本发明所论述的方法制作活性炭。制作完成后每件试片各取1g备用。把100mL甲醛溶液倒入干燥器内，把1g本发明各实施例的制备方法制得的陶瓷试片放于溶液上方，盖上干燥器盖，放入水浴锅，调至25℃，24h后使用乙酰丙酮法检测溶液中剩余的甲醛浓度。分别把各实施例的10件试片进行实验检测结果进行总结，如表3。

[0096] 表3釉层对吸附功能的影响

[0097]有无釉层 甲醛吸附情况
有 不可吸附
无 可吸附

[0098] 由此可见，本发明制备方法制得的陶瓷不适合施釉，施釉对其甲醛吸附效果产生抑制和干扰。

[0099] 三、陶瓷载体的最终烧成温度对吸附甲醛功能的影响

[0100] 设备：电窑

[0101] 最终烧制温度：800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃

[0102] 对本发明各实施例，不同烧制温度下各选取10个成品进行检测甲醛吸附情况。

[0103] 甲醛吸附率强度指标判断标准：较弱(0-2％)、一般(3-5％)、较强(6-7％)。

[0104] 表4最终烧成温度对吸附功能的影响

[0105]

[0106] 本发明烧制温度相比现有多孔陶瓷烧制温度更高，保证了更高的强度要求。

[0107] 四、造孔剂的用量对陶瓷载体成型率的影响

[0108] 设备：电窑、JH-III-17数显式坯料抗折仪、多孔陶瓷显气孔率容重测试仪[0109] 最终烧制温度：1100℃

[0110] 造孔剂数量：5％、6％、7％、8％、9％、10％

[0111] 表5造孔剂用量对陶瓷载体成型率的影响

[0112]造孔剂用量(％) 气孔率(％) 抗折强度(MPa) 成型率％
3 25.57 9.03 100
4 27.30 9.17 100
5 28.70 8.91 100
6 29.15 8.88 100
7 29.53 8.65 100
8 30.10 8.47 100
9 31.55 8.25 100
10 32.54 8.01 100
12 33.47 7.86 75
13 34.56 7.63 68
... ... ... ...
30 60.10 2.20 2

[0113] 针对造孔剂种类，采用本发明单一造孔剂及现有其他造孔剂进行对比，对陶瓷载体成型率影响大。具体的，将本发明实施例1的造孔剂替换为100％木屑粉作为对照1，如表6；替换为100％NaCl作为对照2，如表7；替换为现有造孔剂:木屑、稻壳和聚苯乙烯球的混合物作为对照3，如表8；选取表5中较佳用量范围4-10％，进行指标测定。

[0114] 表6

[0115]对照1造孔剂用量(％) 气孔率(％) 抗折强度(MPa) 成型率％
4 18.34 6.40 100
5 19.21 6.46 100
6 19.85 6.50 100
7 20.17 6.61 100
8 20.96 6.65 100
9 21.03 6.71 100
10 21.81 6.77 100

[0116] 表7

[0117]对照2造孔剂用量(％) 气孔率(％) 抗折强度(MPa) 成型率％
4 18.11 7.86 100
5 19.37 7.75 100
6 19.78 7.68 100
7 20.05 7.53 100
8 20.36 7.48 100
9 20.71 7.30 100
10 21.03 7.21 100

[0118] 表8

[0119] 对照3造孔剂用量(％) 气孔率(％) 抗折强度(MPa) 成型率％4 22.01 3.11 100
5 22.56 2.89 100
6 22.98 2.63 100
7 23.47 2.51 100
8 23.86 2.40 100
9 23.99 2.32 100
10 24.32 2.25 100

[0120] 五、本发明陶瓷载体与硅藻土多孔陶瓷、耐火砖各性能分析材料：本发明实施例1的陶瓷载体(Ⅰ)、硅藻土多孔陶瓷(Ⅱ)、耐火砖(Ⅲ)(对比三种多孔陶瓷载体的性能，其中的造孔剂用量为每种陶瓷配方中的正常比例)

[0121] 表9性能分析

[0122]

[0123]

[0124] 六、不同烧制气氛对产品吸附甲醛性能的影响；

[0125] 设备：电窑、气窑

[0126] 温度：1100℃

[0127] 材料：每窑各取10件进行甲醛吸附量检测

[0128] 表10不同烧制气氛对产品吸附甲醛性能的影响

[0129]气氛 甲醛吸附情况
氧化 吸附性能强，操作简单
还原 吸附能力强，操作复杂，费时费力

[0130] 八、陶瓷载体的厚度对产品的影响

[0131] 材料：不同厚度的坯体(1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm)[0132] 设备：电窑

[0133] 温度：1100℃左右

[0134] 实验步骤：准备不同厚度的坯体各10件，对其成型率和吸附甲醛的功能进行检测[0135] 表11陶瓷载体的厚度对产品的影响

[0136]

[0137]

[0138] 结论：

[0139] 通过分析实验数据得出，本发明制得的一种具有吸附甲醛功能的陶瓷，材料易获得，制作过程易操作。成品既具有艺术欣赏价值，又具有吸附甲醛的功能性，具有广阔的市场前景。

[0140] 实验得出本发明制得的一种具有吸附甲醛功能的陶瓷具有吸附甲醛的功能。无釉层装饰的陶瓷比有釉层装饰的陶瓷吸附效果好，釉层填充了陶瓷表面的孔隙，无法使酚醛树脂浸入陶瓷中，进而无法制得陶瓷表面的活性炭，因此无法吸附甲醛。由于碳化物目数的影响，当陶瓷载体烧制度数低于1100℃使孔隙收缩小，孔隙过大，无法使酚醛树脂完全填充孔隙，制得的活性炭较少，影响吸附功能。当烧制温度高于1100℃时温度过高，陶瓷载体在烧制过程中收缩过大，使得孔隙过小，无法填充酚醛树脂，无法制作活性炭表层。通过实验四得出，造孔剂数量影响了陶瓷载体的气孔率，从而影响陶瓷最后的吸附能力。低于10％的造孔剂所产陶瓷抗折强度强，但气孔率小，高于10％的造孔剂气孔率虽大，但抗折强度减弱，影响陶瓷的成型率。

[0141] 烧制气氛对产品的甲醛吸附功能没有明显的影响。考虑到批量生产，实验得出的结论是，使用电窑烧制方便快捷，节省时间和劳动力，适合批量化生产。气窑操作复杂、需消耗人力和时间，不是最佳选择方案。陶瓷胎体的厚度对吸附甲醛能力具有一定的影响。

[0142] 通过实验可知较厚的陶瓷胎体吸附甲醛的能力较强，本发明坯体厚度范围2-6mm，坯体过厚会使坯体在高温烧制中发生开裂，而且本发明所得产品是为了艺术瓷而生产，胎体厚度不易过厚，影响美观，影响造型，降低其艺术性。因为其所包含的活性炭成分较多使得吸附量大。1-2mm的胎子则过薄，且陶瓷原料中含有一定量的木屑，烧制温度降低，影响了陶瓷载体的成型。

[0143] 上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

[0144] 本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。