本發(fā)明涉及包裝材料領(lǐng)域，具體涉及一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注日常生活用品對(duì)人體健康的影響，包裝材料就是其中一種。包裝材料是指用于制造包裝容器、包裝裝潢、包裝印刷、包裝運(yùn)輸?shù)葷M足產(chǎn)品包裝要求所使用的材料，它既包括金屬、塑料、玻璃、陶瓷、紙、竹本、野生蘑類、天然纖維、化學(xué)纖維、復(fù)合材料等主要包裝材料，又包括捆扎帶、裝潢、印刷材料等輔助材料。其中，陶瓷包裝材料由于具有抗菌、除臭和有利于身體健康的綠色功能，而且在力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等方面的性能都能得到提高和延伸，甚至表現(xiàn)出特異的性能，因此，得到了廣泛的研究與應(yīng)用。傳統(tǒng)的陶瓷包裝材料在制造過(guò)程中存在一些容易對(duì)人體造成輻射的物質(zhì)，含有微量的鉛、鎘等有害金屬元素，而且密封性和耐熱性不佳，因此，研究開(kāi)發(fā)耐熱性佳、硬度高且有害性小的陶瓷包裝材料對(duì)于環(huán)境的保護(hù)和人類的健康都有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
要解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，經(jīng)燒結(jié)后具有良好的熱穩(wěn)定性，硬度高，密封效果佳，同時(shí)鉛、鎘的溶出量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許多。
技術(shù)方案：一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅10-30份、高嶺土40-60份、納米氮化鈦2-4份、納米二氧化鈦2-5份、鋰輝石10-20份、尖晶石1-3份、石榴子石5-10份、硅酸鋯1-3份、二氧化錳3-6份、三氧化二鋁2-5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2-5份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-6份、乙酸乙酯30-50份。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅15-25份、高嶺土45-55份、納米氮化鈦2.5-3.5份、納米二氧化鈦3-4份、鋰輝石12-18份、尖晶石1.5-2.5份、石榴子石6-9份、硅酸鋯1.5-2.5份、二氧化錳4-5份、三氧化二鋁3-4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3-4份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4-5份、乙酸乙酯35-45份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法包括以下步驟：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1700-2000℃下煅燒30-50分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨23-25小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度70-90℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
進(jìn)一步優(yōu)選的，第一步中溫度為1800-1900℃，煅燒時(shí)間為35-45分鐘。
進(jìn)一步優(yōu)選的，第三步中球磨時(shí)間為23.5-24.5小時(shí)。
進(jìn)一步優(yōu)選的，第四步中烘箱溫度為75-85℃。
有益效果：本發(fā)明的磁感應(yīng)陶瓷包裝材料經(jīng)燒結(jié)后具有良好的熱穩(wěn)定性，加熱至300℃投入20℃水中熱交換一次，未出現(xiàn)胎裂，硬度高，其硬度最大可達(dá)24.5GPa，同時(shí)其水蒸氣透過(guò)系數(shù)最低僅為4.6g·mm/(m2·d·KPa)，具有很好的密封效果，另外，鉛、鎘的溶出量分別在0.011-0.015mg/L和0.005-0.006mg/L之間，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許多。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅10份、高嶺土40份、納米氮化鈦2份、納米二氧化鈦2份、鋰輝石10份、尖晶石1份、石榴子石5份、硅酸鋯1份、二氧化錳3份、三氧化二鋁2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份、乙酸乙酯30份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1700℃下煅燒30分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨23小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度70℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
實(shí)施例2
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅15份、高嶺土45份、納米氮化鈦2.5份、納米二氧化鈦3份、鋰輝石12份、尖晶石1.5份、石榴子石6份、硅酸鋯1.5份、二氧化錳4份、三氧化二鋁3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4-5份、乙酸乙酯35份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1800℃下煅燒40分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨23.5小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度75℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
實(shí)施例3
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅20份、高嶺土50份、納米氮化鈦3份、納米二氧化鈦3.5份、鋰輝石15份、尖晶石1-3份、石榴子石7.5份、硅酸鋯2份、二氧化錳4.5份、三氧化二鋁3.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3.5份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4.5份、乙酸乙酯40份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1850℃下煅燒40分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨24小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度80℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
實(shí)施例4
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅25份、高嶺土55份、納米氮化鈦3.5份、納米二氧化鈦4份、鋰輝石18份、尖晶石2.5份、石榴子石9份、硅酸鋯2.5份、二氧化錳5份、三氧化二鋁4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷4份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、乙酸乙酯45份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1900℃下煅燒45分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨24.5小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度85℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
實(shí)施例5
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅30份、高嶺土60份、納米氮化鈦4份、納米二氧化鈦5份、鋰輝石20份、尖晶石3份、石榴子石10份、硅酸鋯3份、二氧化錳6份、三氧化二鋁5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷5份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷6份、乙酸乙酯50份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在2000℃下煅燒50分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨25小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度90℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
對(duì)比例1
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于不含有尖晶石和石榴子石。具體地說(shuō)是：
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅10份、高嶺土40份、納米氮化鈦2份、納米二氧化鈦2份、鋰輝石10份、硅酸鋯1份、二氧化錳3份、三氧化二鋁2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份、乙酸乙酯30份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土和鋰輝石混合，在1700℃下煅燒30分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、納米氮化鈦、納米二氧化鈦、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨23小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度70℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
對(duì)比例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于不含有納米氮化鈦和納米二氧化鈦。具體地說(shuō)是：
一種磁感應(yīng)陶瓷包裝材料，由以下成分以重量份制備而成：氮化硅10份、高嶺土40份、鋰輝石10份、尖晶石1份、石榴子石5份、硅酸鋯1份、二氧化錳3份、三氧化二鋁2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份、乙酸乙酯30份。
上述磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的制備方法為：
第一步：將高嶺土、鋰輝石、尖晶石和石榴子石混合，在1700℃下煅燒30分鐘，得混合粉末A；
第二步：將γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯混合攪拌溶解，得溶液B；
第三步：將混合粉末A、溶液B、氮化硅、硅酸鋯、二氧化錳和三氧化二鋁混合，放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨23小時(shí)，球料比為1:1；
第四步：放入烘箱中在溫度70℃下干燥，過(guò)100目篩即得。
將本發(fā)明材料進(jìn)行燒結(jié)后測(cè)定其部分性能指標(biāo)，見(jiàn)下表1，我們可以看到，本發(fā)明材料具有良好的熱穩(wěn)定性，加熱至300℃投入20℃水中熱交換一次，未出現(xiàn)胎裂，硬度高，其硬度最大可達(dá)24.5GPa，同時(shí)其水蒸氣透過(guò)系數(shù)最低僅為4.6g·mm/(m2·d·KPa)，具有很好的密封效果，另外，鉛、鎘的溶出量分別在0.011-0.015mg/L和0.005-0.006mg/L之間，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許多。
表1 磁感應(yīng)陶瓷包裝材料的部分性能指標(biāo)