CN105152683A

CN105152683A - 一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法

Info

Publication number: CN105152683A
Application number: CN201510525933.7A
Authority: CN
Inventors: 徐淑波; 李振东; 张晓东
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明属于无机非金属材料领域，特别是纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，涉及到通过在陶瓷釉层基体添加抗菌元素进行抗菌杀毒的陶瓷釉层制备方法。所述纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的前驱体化学成分为：SiO₂：45？～？60％，Al₂O₃？10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。按比例配制成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的先驱体装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1250℃-1400℃的温度条件下，保温120min-240min合成，然后加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有30-80nm晶粒尺寸超细先驱体粉末。锌、铜、镁和银金属颗粒更为细小和均匀的分布于釉层中，金属颗粒直径为30-80nm，能够快速、持久的不断释放出抗菌元素。

Description

一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，特别是纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，涉及到通过在陶瓷釉层基体添加抗菌元素进行抗菌杀毒的陶瓷釉层制备方法。

背景技术

目前，陶瓷的应用非常广泛，其中陶瓷在生活方面需求量很大，如餐具、卫生洁具等，在陶瓷表面通常附着一层釉，釉是覆盖在陶瓷制品表面的无色或有色的玻璃质薄层，其厚度通常为0.2-0.8mm。是用矿物原料(长石、石英、滑石、高岭土等)和化工原料按一定比例配合(部分原料可先制成熔块)经过研磨制成釉浆，施于坯体表面，经一定温度煅烧而成。能增加制品的力学性能、热稳定性和电介强度，还有美化器物、便于拭洗、不被尘土、油渍侵蚀等特点。因此，目前生活用瓷广泛采用上釉的工艺提高陶瓷制品的外在质量。目前我国现有的抗菌陶瓷在专利CN1458128A中，将烧制好的陶瓷浸入铜盐、锌盐、银盐或镁盐溶液中，使金属离子通过互扩算或自扩算进入陶瓷釉层。虽然该抗菌陶瓷的生产方法非常简单，但是釉层实质是一种化学性质稳定的无机非金属材料，金属离子通过互扩算或自扩算进入陶瓷釉层非常有限。在专利号961104791中提出了一种气相沉淀法，但该方法工艺复杂，成本较高。同时，采用含金属离子的釉料高温烧结方法易产生杀毒金属离子的挥发。因此，研发一种通过在陶瓷釉层基体添加抗菌元素进行抗菌杀毒的陶瓷釉层制备方法十分必要。

基于上述目的，锌、铜、镁和银金属具有广谱抗菌属性，采用在釉层基体材料中添加无毒、无污染的氧化锌，氧化铜，氧化镁和氧化银粉末，在釉料高温烧结过程中氧化锌，氧化铜，氧化镁和氧化银会发生一系列反应从而使抗菌元素均匀的分布在釉层中。从而使陶瓷在使用过程中可以持续不断的释放出抗菌元素，从而达到抗菌杀毒的效果。本发明釉层材料的前驱体化学成分为：氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化锌，氧化铜，氧化镁，二氧化钛和氧化银，其中SiO₂：45～60％，Al₂O₃10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。通过釉层基体材料粉末和氧化锌，氧化铜，氧化镁和氧化银粉末混合原位生成一种抗菌陶瓷釉层粉末，然后将抗菌陶瓷釉层粉末细化为纳米晶粒，最终将纳米抗菌陶瓷釉喷在陶瓷胚体上经过1250℃高温烧制获得纳米抗菌陶瓷釉层。

发明内容

本发明专利的目的是：在于克服上述现有技术不足，提供一种加工工艺稳定、生产成本低廉、无污染排放、可在常规条件下组织生产的一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，该方法制备的釉层较传统的釉层具有更好的抗菌杀菌效果，较常规抗菌陶瓷釉层的使用寿命大幅提升。

本发明提供了一种原位生成纳米抗菌陶瓷釉层材料，其特征在于：该釉层材料经过晶粒细化后达到纳米级，从而锌、铜、镁和银金属颗粒更为细小和均匀的分布于釉层中，金属颗粒直径为30-80nm，能够快速、持久的不断释放出抗菌元素。

本发明是通过以下技术方案：通过原位生成纳米抗菌陶瓷釉层材料超细粉末，然后粉末粒度细小的纳米抗菌陶瓷釉层材料超细粉末制备为纳米抗菌陶瓷釉浆，充分搅拌釉浆，获得悬浮性能高纳米抗菌陶瓷釉浆，从而可使纳米抗菌陶瓷釉层熔化温度显著下降，获得的坯釉粘附能力也显著提升，最终能使纳米抗菌陶瓷釉浆与陶瓷基体充分吸附反应。测试表明所获得的原位生成纳米抗菌陶瓷釉层较传统的釉层具有更好的抗菌杀菌效果，较常规抗菌陶瓷釉层的使用寿命大幅提升。

原位生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的前驱体化学成分为：氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化锌，氧化铜，氧化镁，二氧化钛和氧化银，重量百分比其中SiO₂：45～60％，Al₂O₃10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。将按比例配制的能够生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的先驱体装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1250℃-1400℃的温度条件下，保温120min-240min合成，然后加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有30-80nm晶粒尺寸超细先驱体复合粉末，其中氧化银发生如下反应：

2Ag₂O=（加热）4Ag+O2↑

本发明中陶瓷釉层的各成份的来源和作用分别如下：

氧化硅是陶瓷釉层最主要的成份之一，氧化硅的加入可以保障釉层具有高强度和硬度，而且呈现透明的光泽，同时保持组织的稳定性。

氧化铝的加入可改善釉的性能，提高化学稳定性、硬度和弹性，并降低釉的膨胀系数。

可以有足够的韧性，且具有较高的强度和硬度，提高钛的淬性，改善钛的热加工性。

氧化镁、氧化锌可增加釉面白度与乳浊度，同时镁、锌元素均为人体不可或缺的有益元素。

氧化钙、氧化镁、氧化锌可起到釉的助熔剂，同时氧化锌还可作为析晶釉的晶种及乳浊剂。

二氧化钛的加入，细化后的纳米二氧化钛颗粒在光照射下,具有很强的光催化和抗菌性能。

氧化铜和氧化银的加入，加热后变为氧化铜和银金属，细化后的纳米氧化铜和银颗粒具有光谱抗菌性，能够快速、持久的不断释放出抗菌元素。

该原位生成纳米抗菌陶瓷釉层材料无需专用设备，在常规粉末冶金厂即可组织生产，本发明投资少，见效快，能快速收回投资成本。

与现有常规抗菌陶瓷釉层相比，原位生成的纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法具有如下优点：

（1）具有强韧性，同时耐磨性、强度显著提高，这将有利于大批量、小尺寸口腔材料的稳定生产。釉层晶粒尺寸细小，分布均匀，组织稳定性高，与陶瓷基体结合良好。釉层材料的室温韧性、硬度和耐磨性能显著提高，尤其适合于生活用瓷、医疗用瓷等材料的应用。

（2）纳米抗菌釉层组织稳定性好，不会分解有毒气体或有毒溶解物，因为银、氧化铜和氧化钛等物质可以在釉层中以细小的颗粒形式更为均匀和广泛的分布，细化后的纳米氧化铜和银颗粒具有光谱抗菌性，能够快速、持久的不断释放出抗菌元素。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明的具体实施方案进行详细地说明。

图1为本发明纳米抗菌杀毒的陶瓷釉层试样取点硬度测试示意图；

图2为本发明纳米抗菌杀毒的陶瓷釉层试样与传统陶瓷釉层试样硬度比较曲线。

具体实施方式

下面给出本发明的最佳实施例：原位生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的前驱体化学成分为：氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化锌，氧化铜，氧化镁，二氧化钛和氧化银，其中SiO₂：45～60％，Al₂O₃10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。将按比例配制的能够生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的先驱体复合粉末装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1250℃-1400℃的温度条件下，保温120min-240min合成，然后加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有30-80nm晶粒尺寸超细先驱体复合粉末。原位生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的化学成分为：氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化锌，氧化铜，氧化镁，二氧化钛和氧化银，其中SiO₂：45～60％，Al₂O₃10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。将按比例配制的能够生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的先驱体复合粉末装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1250℃-1400℃的温度条件下，保温120min-240min合成，然后加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有30-80nm晶粒尺寸超细先驱体复合粉末。然后粉末粒度细小的纳米抗菌陶瓷釉层材料超细粉末制备为纳米抗菌陶瓷釉浆，充分搅拌釉浆，获得悬浮性能高纳米抗菌陶瓷釉浆，从而可使纳米抗菌陶瓷釉层熔化温度显著下降，获得的坯釉粘附能力也显著提升，最终能使纳米抗菌陶瓷釉浆与陶瓷基体充分吸附反应。抗菌性指标：对大肠杆菌杀菌率大于79.3%，对葡萄球菌的杀菌率菌大于81.2%，可见，所获得的原位生成纳米抗菌陶瓷釉层较传统的釉层具有更好的抗菌杀菌效果，较常规抗菌陶瓷釉层的使用寿命大幅提升。

Claims

1.一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，其特征是原位生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的前驱体化学成分为：氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化锌，氧化铜，氧化镁，二氧化钛和氧化银，重量百分比其中SiO₂：45～60％，Al₂O₃10～14％，CaO：7～10％，ZnO：5～7％，CuO：2～5％，MgO：3～6％，TiO₂：1～3％，Ag₂O：0.2～2％。

2.根据权利要求1所述的一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，其特征是该釉层材料经过晶粒细化后达到纳米级，从而锌、铜、镁和银金属颗粒更为细小和均匀的分布于釉层中，金属颗粒直径为30nm-80nm，能够快速、持久的不断释放出抗菌元素。

3.根据权利要求1所述的一种纳米抗菌陶瓷釉层的制备方法，其特征是将按比例配制的能够生成纳米抗菌陶瓷釉层超细粉末的先驱体装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1250℃-1400℃的温度条件下，保温120min-240min合成，然后加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有30-80nm晶粒尺寸超细纳米抗菌陶瓷釉层粉末。