一种自然光催化抗菌陶瓷釉 |
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| 申请号 | CN201710436659.5 | 申请日 | 2017-06-12 | 公开(公告)号 | CN107129149A | 公开(公告)日 | 2017-09-05 |
| 申请人 | 景德镇陶瓷大学; | 发明人 | 柯大为; 张茂林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开的一种自然光催化抗菌陶瓷釉，包括以下重量组成的组分：SiO2 75‑90份，Al 2O3 20‑25份，CaO 15‑20份，纳米 氧 化锌 0.3‑5份，CuO 2‑7份，MnO 8‑15份，C60 2‑3份，BaO 2‑6份，B2O3 1‑8份，Na2SiO3 4 ‑12份，H3PO4 5‑10份。上述自然光催化抗菌陶瓷釉，由于未使用载 银 无机抗菌材料，烧制出的陶瓷表面 颜色 不会失真或变色。通过纳米氧化锌、加入极少量的C60，搭配适量的Al2O3、CaO和Na2SiO3等，能够达到良好的、持久的抗菌性。在自然光下，对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗性能够分别达到90%以上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自然光催化抗菌陶瓷釉，其特征在于，包括以下重量组成的组分： |
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| 说明书全文 | 一种自然光催化抗菌陶瓷釉技术领域[0001] 本发明涉及一种自然光催化抗菌陶瓷釉，属于陶瓷制备技术领域。 背景技术[0003] 目前用于陶瓷制品的抗菌剂，按成分可以分为有机和无机两大类，其中无机抗菌剂以其广谱抗菌性、持效性、耐水、耐酸耐洗涤、耐热耐光性、安全性受到研究者的重视。无机抗菌剂主要是将具有抗菌能力的金属或金属离子负载于有机物载体上的制剂。目前抗菌釉常用的无机抗菌剂主要有两类：银系抗菌剂和氧化钛系半导体光催化抗菌剂。银系抗菌剂中含有银化合物或载银抗菌材料，其中银离子具有抗菌活性，可以杀死或者抑制细菌、病毒、藻类和真菌。氧化钛系光触抗菌剂中含有的氧化钛、氧化锌、二氧化三铁、氧化铝等半导体材料，其受光照时钛原子上的电子被光激发, 其运行轨道出现变化, 从而产生极强的氧化能力。这种氧化能力能使有机物分解成二氧化碳和水分子, 也能分解部分无机化合物，从而具有很强的氧化能力。 [0004] 但是上述抗菌剂在使用过程中，还具有很多缺点：以银做为主要抗菌元素的陶瓷釉料生产成本较高，从而影响它在大范围的推广使用。另外，银、铁等元素对热和光比较敏感，特别是釉料经紫外线照射后容易变黑，从而影响白色或浅色陶瓷的外观。二氧化钛系抗菌材料需要紫外光照射，在光线暗处或无紫外线的环境下抗菌性能差。还有部分抗菌剂不能很好地和釉料结合，从而形成的釉层不光洁、美观，容易隐藏细菌。 [0005] 氧化锌同样具有上述二氧化钛抗菌的特性，但其吸收的光范围包括紫外光和可见光。纳米氧化锌同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性，起抗菌活性和吸光特性都优于传统氧化锌，并且由于其颗粒细、活性高，可以降低玻璃和陶瓷的烧结温度，此外利用纳米氧化锌制备的陶瓷釉面更加光洁，而且具有抗菌、防酶、除臭等功效。但是与传统氧化锌产品相比，由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。 发明内容[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中抗菌陶瓷釉表面颜色失真、变色；抗菌持效性较差；釉层质量不好，表面不完整、不光洁；并且必须在紫外光的条件下才能起作用的问题，提供一种抗菌性能良好、陶瓷釉面光洁、适用光照范围广的自然光催化抗菌陶瓷釉。 [0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种自然光催化抗菌陶瓷釉，包括以下重量组成的组分： SiO2 75-90份，Al 2O3 20-25份，CaO 15-20份， 纳米氧化锌 0.3-5份，CuO 2-7份， MnO 8-15份，C60 2-3份，BaO 2-6份，B2O3 1-8份，Na2SiO3 4 -12份，H3PO4 5-10份。 [0008] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉中，优选的，包括以下重量组成的组分：SiO2 75-80份，Al 2O3 22-25份，CaO 15-18份， 纳米氧化锌 0.3-3份，CuO 2-5份， MnO 8-12份，C60 2-3份，BaO 2-4份，B2O3 1-5份，Na2SiO3 4 -9份，H3PO4 6-8份。 [0009] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉中，最优的，包括以下重量组成的组分：SiO2 80份，Al 2O3 25份，CaO 15份， 纳米氧化锌 0.5份，CuO 3份， MnO 10份，C60 2份，BaO 4份，B2O3 5份，Na2SiO3 6份，H3PO4 7份。 [0010] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量体积比为2-8g：100ml将氢氧化铝加入到水中溶解，然后加入纳米氧化锌，分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到85％以上，得到纳米氧化锌单分散的水性浆料；将其他组分粉粹后、混合球磨，得到粉体釉料； （2）将纳纳米氧化锌单分散的水性浆料和30-35wt％的粉体釉料混合均匀后，再加入剩余的粉体釉料中，搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。 [0011] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法中，步骤（1）中氢氧化铝和纳米氧化锌的质量比为0.8:1-1.2。 [0013] 上述制备方法中，所述釉浆的浓度为3-5g/ml。 [0014] 上述制备方法中，所述烧制的条件为：分别在730 -850℃和1000 -1150℃下交替烧制2 -3次，每次烧制时间为30 -50分钟。 [0015] 上述制备方法中，所述干燥至釉浆中的水分小于1％后，进行烧制。 [0016] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本发明所述的自然光催化抗菌陶瓷釉，由于未使用载银无机抗菌材料，烧制出的陶瓷表面颜色不会失真或变色。通过纳米氧化锌、加入极少量的C60，搭配Al2O3、CaO和Na2SiO3等，调整各组分的含量，能够达到良好的、持久的抗菌性，能长期有效地发挥抗菌作用。可以在自然光的条件下起抗菌作用，适用光照范围广。在自然光下，对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗性能够分别达到90%以上。 [0017] （2）本发明所述的自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，通过利用氢氧化铝溶液对纳米氧化锌进行改性和分散，使纳米氧化锌充分分散开，相容在氢氧化铝的水溶液中，解决了纳米氧化锌分散的问题；在此基础上分散良好的纳米氧化锌并且由于其颗粒细、活性高，与其他瓷釉料可以更好的配合作用，并且在瓷釉料的各成分相互作用下，与陶瓷很容易融为一体，可以降低陶瓷的烧结温度，制备的陶瓷釉面更加光洁。 具体实施方式[0018] 下面将通过具体实例对本发明的方法作进一步的说明。以下实施例中所用原料，如无特殊说明，均为市售。下述实施例中的组分是按重量份数描述，可根据实际情况称量时选择g或Kg单位。 [0019] 实施例1本发明的自然光催化抗菌陶瓷釉，包括以下重量组成的组分： SiO2 80份，Al 2O3 25份，CaO 15份，纳米氧化锌 0.5份，CuO 3份，MnO 10份，C60 2份，BaO 4份，B2O3 5份，Na2SiO3 6份，H3PO4 7份。 [0020] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量体积比为3g：100ml将氢氧化铝加入到水中溶解，然后按氢氧化铝和纳米氧化锌的质量比为0.8:1，加入纳米氧化锌，分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到85％以上，得到纳米氧化锌单分散的水性浆料；将其他组分粉粹后、混合球磨，得到粉体釉料； （2）将纳纳米氧化锌单分散的水性浆料和30wt％的粉体釉料混合均匀后，再加入剩余的粉体釉料中，搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。 [0021] 将上述制备的自然光催化抗菌陶瓷釉制备成浓度为3g/ml的釉浆，将釉浆施于坯体表面，干燥至釉浆中的水分小于1％后，进行烧制，分别在750℃和1030℃下交替烧制2次，每次烧制时间为30分钟，得到自然光催化抗菌陶瓷。制备的抗菌陶瓷的釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹。 [0022] 实施例2本实施例提供本发明的自然光催化抗菌陶瓷釉，包括以下重量组成的组分： SiO2 75份，Al 2O3 23份，CaO 18份， 纳米氧化锌0.3份，CuO 4份， MnO 12份，C60 2份，BaO 4份，B2O3 5份，Na2SiO3 10份，H3PO4 8份。 [0023] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量体积比为5g：100ml将氢氧化铝加入到水中溶解，然后按氢氧化铝和纳米氧化锌的质量比为0.8:1.2，加入纳米氧化锌，分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到85％以上，得到纳米氧化锌单分散的水性浆料；将其他组分粉粹后、混合球磨，得到粉体釉料； （2）将纳纳米氧化锌单分散的水性浆料和35wt％的粉体釉料混合均匀后，再加入剩余的粉体釉料中，搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。 [0024] 将上述制备的自然光催化抗菌陶瓷釉制备成浓度为4g/ml的釉浆，将釉浆施于坯体表面，干燥至釉浆中的水分小于1％后，进行烧制，分别在850℃和1100℃下交替烧制2次，每次烧制时间为35分钟，得到自然光催化抗菌陶瓷。制备的抗菌陶瓷的釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹。 [0025] 实施例3本实施例提供本发明的自然光催化抗菌陶瓷釉中，包括以下重量组成的组分： SiO2 90份，Al 2O3 22份，CaO 16份， 纳米氧化锌 3份，CuO 2份， MnO 8份，C60 3份，BaO 2份，B2O3 1份，Na2SiO3 4份，H3PO4 6份。 [0026] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量体积比为5g：100ml将氢氧化铝加入到水中溶解，然后按氢氧化铝和纳米氧化锌的质量比为0.8:1，加入纳米氧化锌，分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到85％以上，得到纳米氧化锌单分散的水性浆料；将其他组分粉粹后、混合球磨，得到粉体釉料； （2）将纳纳米氧化锌单分散的水性浆料和30wt％的粉体釉料混合均匀后，再加入剩余的粉体釉料中，搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。 [0027] 将上述制备的自然光催化抗菌陶瓷釉制备成浓度为4g/ml的釉浆，将釉浆施于坯体表面，干燥至釉浆中的水分小于1％后，进行烧制，分别在800℃和1100℃下交替烧制2次，每次烧制时间为50分钟，得到自然光催化抗菌陶瓷。制备的抗菌陶瓷的釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹。 [0028] 实施例4本实施例提供的本发明的自然光催化抗菌陶瓷釉，包括以下重量组成的组分： SiO2 80份，Al 2O3 22份，CaO 18份， 纳米氧化锌 5份，CuO 3份，MnO 8份，C60 2份，BaO 4份，B2O3 5份，Na2SiO3 12份，H3PO4 8份。 [0029] 上述自然光催化抗菌陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量体积比为3.5g：100ml将氢氧化铝加入到水中溶解，然后按氢氧化铝和纳米氧化锌的质量比为0.8:1，加入纳米氧化锌，分散均匀，最后在搅拌作用下加热蒸发至固液比达到85％以上，得到纳米氧化锌单分散的水性浆料；将其他组分粉粹后、混合球磨，得到粉体釉料； （2）将纳纳米氧化锌单分散的水性浆料和35wt％的粉体釉料混合均匀后，再加入剩余的粉体釉料中，搅拌均匀，得到室内自然光催化抗菌节能的陶瓷釉。 [0030] 将上述制备的自然光催化抗菌陶瓷釉制备成浓度为5g/ml的釉浆，将釉浆施于坯体表面，干燥至釉浆中的水分小于1％后，进行烧制，分别在750℃和1050℃下交替烧制3次，每次烧制时间为30分钟，得到自然光催化抗菌陶瓷。制备的抗菌陶瓷的釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹。 [0031] 实施例5抗菌、除菌性能测试： 将本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体进行抗菌、除菌性能测试，根据文献（Journal of Chemical Technology and Metallurgy,2013,48,154-161）的方法，将培养有105cfu（细菌个数）/ml 的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在釉层表面，自然光照1 小时后，大肠杆菌的灭菌率和金黄色葡萄球菌的灭菌率如下表。 [0032] 抗菌陶瓷釉抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的性能根据上述结果表明，本发明的方法制备的抗菌陶瓷釉具有很好的抗菌性能。 [0033] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 |
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