CN100554164C - 微波加热法制Ag2WO4复合抗菌剂生产方法及在卫生瓷釉中应用 - Google Patents

微波加热法制Ag2WO4复合抗菌剂生产方法及在卫生瓷釉中应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Ag2WO4抗菌粉体的制备方法。用微波加热法制备Ag2WO4抗菌粉体，试验表明微波法制得的Ag2WO4抗菌粉体时间缩短，粒径减小，抗菌效果提高。XRD分析表明，Ag2WO4粉体具有良好的高温稳定性。将所制的Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛按1∶1∶0.5的比例复合，制得Ag2WO4复合抗菌剂。并确定其适合添加量为3-5%。加到陶瓷釉中，搅拌1小时左右，抗菌剂在釉中分散完全。采用氧化气氛烧成，最高温度1260℃。最后制得抗菌卫生瓷产品。抗菌测试符合抗菌卫生瓷的标准要求。分析表明，Ag2WO4复合抗菌剂添加到釉中，经高温烧成，形成了一种新的锌-钛-钨的银系化合物。通过遇水或潮湿缓释出Ag+以达到杀菌的目的。

Description

微波加热法制Ag2WO4复合抗菌剂生产方法及在卫生瓷釉中应用
技术领域：
本发明涉及Ag2WO4抗菌粉体的制备技术及在卫生瓷釉中的应用。
背景技术：
生存环境和微生物环境的恶化给地球和人类健康带来的危险触目惊心。因此，加强对抗菌剂的研究，控制和消灭有害细菌的生长和繁殖，在高科技发展的今天，一直是与人类健康息息相关的重要课题，受到人们的更多的关注。
抗菌产品的发展前景非常广阔，就抗菌建筑卫生陶瓷而言，可以减少排泄物的污染以及公共场所的交叉感染。另外，我国有600多座城市缺水，日缺水量为1600万立方米，而城市居民用水的75％左右消耗在卫生间的坐便器及附属设施的日常清洗。抗菌自洁型卫生陶瓷可使细菌(尿酶)不能繁殖，从而有效抑制尿素分解，达到减少臭味、防止尿结石产生，实现节水目标。
目前银系抗菌陶瓷存在的问题是：抗菌物质如何有效溶出；抗菌剂的加入引起的陶瓷表面颜色失真、光泽度差、耐久性差以及成本高等。
本发明所制备的Ag2WO4复合抗菌剂，属化合物型抗菌剂。其最大特点是不用制备复杂载体，通过在釉中形成新的锌-钛-钨的银系化合物本身难溶或不溶特性、饱和溶解度很低的特性来达到Ag+缓释抗菌的目的。由于其高温稳定性不会改变釉面颜色，且加入量较小即可达到较好的抗菌效果，因此较好地解决了银系抗菌剂的弊病，具有较大的潜在应用市场。
发明内容：
本发明的目的在于解决以下两个问题：
1通过微波加热制备稳定的粒径小而均匀的Ag2WO4抗菌剂粉体，且不必制备复杂载体。
2当Ag2WO4抗菌剂粉体加入到卫生瓷釉中烧后会形成稳定的锌-钛-钨的银系化合物，除未改变陶瓷釉本身颜色外，还保持良好的抗菌性能。
将所制的Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛按一定比例复合，制得Ag2WO4复合抗菌剂。将其加到陶瓷釉中，最终制得抗菌卫生瓷产品。抗菌测试符合抗菌卫生瓷的标准要求。分析表明，复合抗菌剂的添加到釉中，经高温烧成，形成了一种新的锌-钛-钨的银系化合物。
其制备方法如下；
(1)微波加热合成Ag2WO4抗菌剂：
1.按摩尔比AgNO3∶Na2WO4.H2O＝2∶1的晶体同时加入到去离子水中，不经搅动，置于功率为500～800W的微波炉中，加热30-120秒后取出，搅拌溶液，待其冷却。
2.用去离子水洗涤、过滤数次，以保证除去沉淀中的Na+和NO3 -以及Ag+，并采用NaCl溶液检验反应清液及洗涤液中无Ag离子残留。
3.将洗涤后的沉淀至于微波炉中干燥数分钟，即得所需抗菌粉体。反应过程中所涉及的主要反应：
Na2WO4+2AgNO3＝Ag2WO4↓(淡黄)+2NaNO3...............(1)
Na2MoO4+2AgNO3＝Ag2MoO4↓(黄白)+2NaNO3.............(2)
Ag++OH-＝AgOH↓(白色)..............................(3)
2AgOH＝Ag2O↓(棕色)+H2O............................(4)
4.将所制的Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛按1∶1∶0.5的比例复合，制得Ag2WO4复合抗菌剂。并确定其适合添加量为3-5％。加到陶瓷釉中，搅拌1小时左右，抗菌剂在釉中分散完全。采用氧化气氛烧成，最高温度1260℃。最后制得抗菌卫生瓷产品。
如附图1所示，Ag2WO4抗菌粉体在微波炉中干燥后与1300℃煅烧，得到的XRD图谱基本相同。图谱中的几个主要的特征峰均符合Ag2WO4的特征，且煅烧前Ag2WO4为多种晶系，煅烧后为六方晶系，但都是β-Ag2WO4。故证明其具有很好的高温稳定性。
如附图2所示，微波法合成Ag2WO4成规则的纤维柱状。
抗菌剂的耐候性直接影响抗菌材料的外观及抗菌性能的好坏，附图3为微波法制得的抗菌剂在不同条件下抗菌剂颜色对葡萄球菌的及抑菌圈大小。可以看出抗菌剂在热处理后颜色为淡黄色晶体。没有灰黑色的氧化银及单质银的生成。且随着温度的变化，抑菌圈宽度约为0.67mm，增幅不大。
图3为在不同温度下制备的Ag2WO4抗菌粉体对葡萄球菌的抑菌圈测试；图4为在不同温度下制备的Ag2WO4抗菌粉体对大肠杆菌的抑菌圈测试。
图5非抗菌陶瓷釉面电镜照片，图6可以看出在抗菌陶瓷的釉面存在花瓣状或立方状的晶体，是由于加抗菌剂后所致，而釉面颜色与未加抗菌剂相一致，考虑为Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛和釉中其他成分形成的银系化合物，从而确认在抗菌陶瓷的釉面存在钨酸银抗菌剂。
将制成的抗菌陶瓷进行抗菌及耐候性测试。图7未加抗菌剂的陶瓷抗菌效果测试数码照片，图8浸渍擦洗三个月后的Ag2WO4抗菌陶瓷抗菌效果测试数码照片。通过与非抗菌陶瓷的对比，可直观看出抗菌陶瓷具有较好的杀菌性能。
本发明的特点是：首次将微波加热的方法引入到Ag2WO4抗菌粉体的制备中来，试验表明，与磁力搅拌加热需要4-10h相比，采用微波加热的方法在500～900W的功率下仅1-2分钟就可以合成抗菌性能好，纯度高的抗菌剂粉体，大大节省了时间；本发明与现有技术的主要差别在于在制备抗菌剂粉体时，得到的抗菌剂质量好，粒径小，工艺简化，时间大大缩短。
表1示出微波加热和水浴加热制备Ag2WO4抗菌剂颜色与抗菌性能的比较；
表1微波加热与磁力搅拌加热合成Ag2WO4抗菌粉体的比较
Figure C20071010712500051
从表1中可以看出，微波加热的时间远小于磁力搅拌加热的时间，使用微波炉制备抗菌剂方便快捷；对于同浓度的反应液，微波法制的颜色，粒径，抗菌效果优于水浴加热法。
对制成的Ag2WO4复合抗菌剂及抗菌陶瓷进行抗菌效果测试，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率测试均在98％以上。符合抗菌陶瓷的行业标准。
附图说明：
图1在不同温度热处理的条件下Ag2WO4的XRD图谱
图2Ag2WO4抗菌粉体扫描电镜照片形貌
图3在不同温度下制备Ag2WO4抗菌粉体对葡萄球菌的抑菌圈
图4在不同温度下制备Ag2WO4抗菌粉体对大肠杆菌的抑菌圈
图5非抗菌陶瓷釉面电镜照片
图6加Ag2WO4复合抗菌剂的陶瓷釉面电镜照片
图7未加抗菌剂的陶瓷抗菌效果测试数码照片
图8浸渍擦洗三个月后的Ag2WO4抗菌陶瓷抗菌效果测试数码照片
具体实施方式：
实施例1
按摩尔比AgNO3∶Na2WO4.H2O＝2∶1的晶体同时加入到去离子水中，不经搅动，置于功率为500～800W的微波炉中，加热30-120秒后取出，搅拌溶液，洗涤、过滤、干燥即得Ag2WO4抗菌粉体。
实施例2
将所制的Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛按1∶1∶0.5的比例复合，制得Ag2WO4复合抗菌剂。并确定其适合添加量为3-5％。加到陶瓷釉中，搅拌1小时左右，使复合抗菌剂在釉中分散完全。采用氧化气氛烧成，最高温度1260℃。制得抗菌卫生瓷产品。

Claims (2)

1.一种微波加热法合成Ag2WO4抗菌粉体的生产方法，其特征包括以下步骤：
1).按摩尔比AgNO3∶Na2WO4.H2O＝2∶1的晶体同时加入到去离子水中，不经搅动，置于功率为500～800W的微波炉中，加热30-120秒后取出，搅拌溶液，待其冷却；
2).将洗涤后的沉淀置于功率为500～800W的微波炉中干燥数分钟，即得所需Ag2WO4抗菌粉体。
2.一种用权利要求1所述方法制Ag2WO4抗菌粉体用于卫生抗菌陶瓷的方法，其特征在于将Ag2WO4与氧化锌及二氧化钛按1∶1∶0.5的比例复合，制得Ag2WO4复合抗菌剂；并确定其适合添加量为3-5％；加到陶瓷釉中，搅拌1小时左右，抗菌剂在釉中分散完全；采用氧化气氛烧成，最高烧成温度1260℃；最后制成抗菌卫生瓷产品。
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