本發明涉及功能性建筑材料領域，特別涉及一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚及其制備方法。
背景技術：
空氣負離子也叫負氧離子，是指獲得多余電子而帶負電荷的氧氣離子。它是空氣中的氧分子結合了自由電子而形成的。負離子可以使腎、肝、腦等組織氧化過程增強，使肺部吸氧、排出二氧化碳功能增加，減少血糖及肌肉中的乳酸，提高網狀內皮層系統的功能，促進體內合成和儲存維生素，提高基礎代謝，促進蛋白質代謝，加強免疫系統，因此，負離子被譽為“人類生命的維生素”。
負離子材料是一種具有壓電性和熱電性，能夠在外界能量的微弱波動下產生電勢差，產生電場，出現局部放電效應，使得氧氣分子出現帶電現象。常見的負離子材料主要有電氣石、蛋白石等能量石。隨著人們對負離子的深入研究，人們開始將負離子材料應用到陶瓷磚上，目前市場上已經有很多負離子功能瓷磚在銷售，負離子陶瓷磚的保健已經被廣大消費者接受。
目前，市場銷售的負離子瓷磚大部分是將負離子材料加入陶瓷釉料中，通過將含負離子的釉料施在瓷磚表面制備而成，這種工藝造成負離子材料極大的浪費，超過一半的負離子材料處于釉層內部，而釉層內部的負離子材料不能與外界空氣接觸，不能產生負離子的功能，只有瓷磚表面的負離子材料才能接受到外界能量變化而產生負離子，采用這種工藝生產的負離子陶瓷磚存在嚴重的負離子材料有效利用低的問題；現有技術中將負離子材料噴在磚面上的，使用這種工藝制備的負離子陶瓷磚不能對陶瓷磚進行拋光加工。中國專利cn102515875b公布了一種負離子陶瓷磚制造方法，其將負離子材料加入到拋釉中，負離子材料在拋釉中的比例是1～5％，負離子產生量可達到1000個/cm3，然而其同樣存在著負離子材料釉料利用低的問題。因此，需要找到一種負離子材料盡可能與空氣接觸，又可以對陶瓷磚進行拋光加工的工藝來解決具有釋放負離子功能的陶瓷磚中負離子材料有效利用率低的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對上述現有技術不足，提供一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚及其制備方法，該陶瓷磚中的負離子材料有效利用率高同時可進行拋光處理。
本發明所采取的技術方案是：一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚，其自下而上依次為磚坯層、透明釉層、凹陷釉料層和負離子材料層，所述凹陷釉料層燒成時與透明釉層反應在透明釉層表面形成具有凹槽結構，所述負離子材料層覆蓋在所述凹槽表面。
作為上述方案的進一步改進，所述凹槽結構的寬度范圍為0.8～1.8mm，平均深度范圍為0.15～0.18mm。實際上，由于凹槽表面覆蓋有負離子材料層，因而凹槽結構的比表面積的大小與負離子材料層中負離子材料的釋放量相關，然而并不是凹槽結構的比表面積越大越好，需考慮到陶瓷磚整體的綜合性能及對陶瓷磚的表觀需求，因而本發明對凹陷釉料層表面上凹槽結構的寬度和平均深度進行限定，確保其具有良好的表觀特性和綜合性能的同時兼具高效的負離子釋放能力。
作為上述方案的進一步改進，所述負離子材料層由經稀土元素摻雜的電氣石材料形成。具體地，這種電氣石材料可進一步提高其負離子釋放能力。
作為上述方案的進一步改進，所述透明釉層的釉料按重量百分比計包括如下原料組分：長石20～30％、霞石15～25％、石英15～20％、方解石6～15％、白云石10～15％、baco313～16％、高溫熔塊5～12％和氧化鋅4～8％。
作為上述方案的進一步改進，所述透明釉層的釉料的化學成分按重量百分比計為：40～50％的sio2、5～10％的al2o3、0.1～0.3％的fe2o3、0～0.2％的tio2、8～12％的cao、2.5～3.5％的mgo、2～4％的k2o、1～3％的na2o、12～15％的bao、4～8％的zno和10～15％的燒失。
本發明中透明釉層的釉料具有高溫高粘特性，而凹陷釉料屬于熔點低、高溫粘度低的功能性釉料，透明釉料在熔融時的高粘特性可有效避免其流入凹陷釉料所形成的凹槽結構中，使該陶瓷磚具有良好的表觀特征同時保證了覆蓋在凹槽表面上的負離子材料高效利用率。
一種如上所述的具有釋放負離子功能的陶瓷磚的制備方法，其包括如下工藝步驟：
1)在經前處理后的磚坯層上布施透明釉料，得透明釉層；
2)在透明釉層的同一位置上依次布施凹陷釉料和負離子材料，后經燒成得具有凹槽結構的釉層和覆蓋在凹槽表面的負離子材料層。
其中，步驟2)中凹陷釉料和負離子材料的布施方式可選自噴墨打印或絲網印刷，本發明優選采用絲網印刷的方式。
另外，在實際操作過程中會對燒成后的陶瓷磚進行磨邊和拋光處理，而本發明中負離子材料層覆蓋在由凹陷釉料層表面形成的凹槽表面，有效的防止陶瓷磚在磨邊和拋光處理過程中負離子材料的損失，使得經磨邊和拋光處理后的陶瓷磚仍具有高效的負離子釋放能力。
作為上述方案的進一步改進，步驟2)的負離子材料的粒徑小于40μm。具體地，該粒徑的負離子材料具有良好的表面附著性能及釋放負離子的能力。再進一步地，負離子材料的布施量控制在2.5～3.5g范圍內，以進一步提高其有效利用率。
作為上述方案的進一步改進，步驟2)燒成過程中的溫度為1180～1230℃。
作為上述方案的進一步改進，步驟1)的前處理包括對磚坯層表面進行清理、布施面釉和印花。
本發明的有益效果是：本發明通過凹陷釉料層在透明釉料層上形成凹槽結構，同時負離子材料層覆蓋在凹槽表面，實現了負離子材料與外界空氣充分接觸，大大提高負離子材料的有效利用率。且，陶瓷磚上的凹槽結構增加了其層次感，提高了陶瓷磚整磚的逼真度及防滑效果。本發明的陶瓷磚可有效防止其在磨邊和拋光處理過程中負離子材料的損失，使得經磨邊和拋光處理后的陶瓷磚仍具有高效的負離子釋放能力。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行具體描述，以便于所屬技術領域的人員對本發明的理解。有必要在此特別指出的是，實施例只是用于對本發明做進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術熟練人員，根據上述發明內容對本發明作出的非本質性的改進和調整，應仍屬于本發明的保護范圍。同時下述所提及的原料未詳細說明的，均為市售產品；未詳細提及的工藝步驟或制備方法為均為本領域技術人員所知曉的工藝步驟或制備方法。
實施例1
一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚，其自下而上依次為磚坯層、透明釉層、凹陷釉料層和負離子材料層，所述凹陷釉料層在燒成過程中與透明釉反應形成凹槽結構，該凹槽結構的寬度范圍為0.8～1.8mm，平均深度為0.15mm，所述負離子材料層覆蓋在所述凹槽表面。
制備方法：
1)在對磚坯層表面進行清理、布施面釉和印花處理后的磚坯層上布施透明釉料，得透明釉層；
2)在透明釉層的同一位置上依次采用絲網印刷的方式布施凹陷釉料和負離子材料，后經1225℃燒成得具有凹槽結構的透明釉層和覆蓋在凹槽表面的負離子材料層，得陶瓷磚；
3)對陶瓷磚進行磨邊和拋光處理，得實施例1成品。
其中，所述負離子材料是經稀土元素摻雜的電氣石材料，其粒徑小于40μm，布施量為2.8g。
所述透明釉層的釉料按重量百分比計包括：長石27％、霞石20％、石英15％、方解石8％、白云石12％、baco313％、高溫熔塊5％和氧化鋅5％，其化學成分按重量百分比計為：46.98％的sio2、8.47％的al2o3、0.16％的fe2o3、0.01％的tio2、9.13％的cao、2.73％的mgo、2.94％的k2o、1.80％的na2o、11.17％的bao、5.48％的zno和10.74％的燒失。
將實施例1成品進行檢測，其結果為：該陶瓷磚表面負離子的釋放率達到1000～1240個/cm3，負離子釋放量高于市面上常見負離子瓷磚的負離子釋放量300～500個/cm3。
實施例2
一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚，其自下而上依次為磚坯層、透明釉層、凹陷釉料層和負離子材料層，所述凹陷釉料層在燒成過程中與透明釉反應形成凹槽結構，該凹槽結構的寬度范圍為0.8～1.8mm，平均深度為0.18mm，所述負離子材料層覆蓋在所述凹槽表面。
制備方法：
1)在對磚坯層表面進行清理、布施面釉和印花處理后的磚坯層上布施透明釉料，得透明釉層；
2)在透明釉層的同一位置上依次采用絲網印刷的方式布施凹陷釉料和負離子材料，后經1210℃燒成得具有凹槽結構的透明釉層和覆蓋在凹槽表面的負離子材料層，得陶瓷磚；
3)對陶瓷磚進行磨邊和拋光處理，得實施例2成品。
其中，所述負離子材料是經稀土元素摻雜的電氣石材料，其粒徑小于40μm，布施量為3.2g。
所述透明釉層的釉料按重量百分比計包括：長石20％、霞石20％、石英18％、方解石6％、白云石15％、baco316％、高溫熔塊8％和氧化鋅4％，其化學成分按重量百分比計為：42.18％的sio2、5.12％的al2o3、0.26％的fe2o3、0.16％的tio2、11.73％的cao、3.27％的mgo、2.43％的k2o、2.23％的na2o、14.56％的bao、4.94％的zno和12.44％的燒失。
將實施例2成品進行檢測，其結果為：該陶瓷磚表面負離子的釋放率達到1200～1620個/cm3，負離子釋放量高于市面上常見負離子瓷磚的負離子釋放量300～500個/cm3。
實施例3
一種具有釋放負離子功能的陶瓷磚，其自下而上依次為磚坯層、透明釉層、凹陷釉料層和負離子材料層，所述凹陷釉料層在燒成過程中與透明釉反應形成凹槽結構，該凹槽結構的寬度范圍為0.8～1.8mm，平均深度為0.16mm，所述負離子材料層覆蓋在所述凹槽表面。
制備方法：
1)在對磚坯層表面進行清理、布施面釉和印花處理后的磚坯層上布施透明釉料，得透明釉層；
2)在透明釉層的同一位置上依次采用絲網印刷的方式布施凹陷釉料和負離子材料，后經1230℃燒成得具有凹槽結構的透明釉層和覆蓋在凹槽表面的負離子材料層，得陶瓷磚；
3)對陶瓷磚進行磨邊和拋光處理，得實施例3成品。
其中，所述負離子材料是經稀土元素摻雜的電氣石材料，其粒徑小于40μm，布施量為3.0g。
所述透明釉層的釉料按重量百分比計包括：長石22％、霞石24％、石英20％、方解石12％、白云石10％、baco313％、高溫熔塊12％和氧化鋅8％，其化學成分按重量百分比計為：47.89％的sio2、9.62％的al2o3、0.11％的fe2o3、9.21％的cao、2.54％的mgo、3.96％的k2o、1.23％的na2o、12.20％的bao、7.86％的zno和14.12％的燒失。
將實施例3成品進行檢測，其結果為：該陶瓷磚表面負離子的釋放率達到1250～1580個/cm3，負離子釋放量高于市面上常見負離子瓷磚的負離子釋放量300～500個/cm3。
上述實施例為本發明的優選實施例，凡與本發明類似的工藝及所作的等效變化，均應屬于本發明的保護范疇。