CN105294070A - 一种制备抗菌陶瓷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的制备抗菌陶瓷的方法，该方法通过溶胶-凝胶法将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得抗菌坯体浆料；本方法通过对坯体配方创造性地改进，使得在简单、便捷、低成本的常规工艺和制备条件下也可以生产出持久、耐用的高抗菌性陶瓷，本发明产品不仅具有抗菌广谱性、杀菌率高、无抗药性、环保健康；且抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高、使用率高；抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。

Description

一种制备抗菌陶瓷的方法

技术领域

本发明公开了一种新型抗菌陶瓷的制作工艺，具体涉及以白炭黑为载体，将抗菌金属离子均匀地掺杂于陶瓷坯体的方法，属于新型陶瓷材料技术领域。

背景技术

科技水平地迅猛进步，使人们对于生产、生活的要求与日俱增，尤其是近几十年来全球环境问题的恶化，使得抗菌抗病毒功能的研发与制备受到了社会广泛的支持和关注。人们对于抗菌功能材料的需求和期待变得非常强烈，该领域的市场产品已经从以往低程度、低效率、短时间、高成本的抑菌、灭菌效果，发展到了高效杀菌、持续作用、经久耐用、环保健康的新高度。

供不应求的市场前景，要求未来的抗菌产品，不仅要具有优越的杀菌效果，还要不断改进、改良原料配方和制备方法，大幅度地降低产品价格或提高产品性价比，努力丰富、充实抗菌产品涉及的行业和用途。

目前通过直接改进陶瓷坯体配方来获取抗菌陶瓷的工艺和方法极为稀少，已有的一些工艺和方法也有待进一步探究和发展。从取材范围的角度，有机抗菌剂化学稳定性差，抗菌时效短，安全性差，易产生抗药性；天然抗菌剂易受原料来源及加工条件的制约，难以大规模生产应用；无机抗菌剂具有抗菌广谱性、无毒、抗菌持久、易加工、无二次污染。从操作方法的角度，人们首先采取直接将陶瓷生坯浸泡于抗菌剂，使抗菌因子吸附于坯体表面来获得抗菌效果的方法，这种方法简单便捷且对于坯体原有属性影响较小，但其抗菌效果作用时间短，抗菌性能不稳定，抗菌因子易受高温、酸碱等外部影响而发生质变。从陶瓷性能的角度，直接将抗菌剂混入陶瓷坯体，并在高温下烤成，不同程度地破坏了抗菌剂的结构性质，也不可避免地降低了抗菌剂的活性。况且，直接添加的方法，不仅破坏了坯体原有的稳定性，不利于陶瓷的强度和韧性，强温下抗菌金属离子的失活变性，会使陶瓷表面色变；而且此方法需要大量添加抗菌剂，成本较高，性价比又低，即使有高效的杀菌效果也因为市场和生产限制不可取。

发明内容

本发明针对以上抗菌陶瓷制备中抗菌剂利用率低、稳定性差、持续时间短；且抗菌性单一、易产生抗药性，抗菌作用环境苛刻；抗菌金属离子易氧化变色污染成品表面等缺点，提供了一种制备抗菌陶瓷的方法。

所生产的抗菌陶瓷通过溶胶-凝胶法，将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得新型抗菌坯体浆料；然后在以往简单、便捷、低成本的制备工艺和生产条件下，生产出持久、耐用的新型高抗菌性陶瓷。通过实施例表明，制备出的抗菌陶瓷不仅具有杀菌率高、无抗药性、环保健康等优点，还使抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高，使用率大幅提高；与其它抗菌陶瓷相比，抗菌广谱性强，在未改变原来坯体色泽且表面平整耐磨的情况下，抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。

本发明方法按如下步骤进行：

（1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至70-95℃，按体积比1:1.2-1:1.5的比例注入反应器中混合，在70-95℃、300-500rpm下充分搅拌反应15-30min；

（2）按体积比1:1.2-1:1.5的比例分别量取水玻璃溶液和小苏打溶液，并分别预热至70-95℃，然后在搅拌条件下将预热后的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应物中，将混合物置于70-95℃下反应15-30min，用酸调节pH值至2-6，随后加入0.001-1mol/L金属离子液反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110-120℃下烘烤1-3h，即得抗菌粉体材料，其中步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:1-10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1-5:1；

（3）称取适量干燥的坯体原料，干球磨预处理3-5h，然后加入胚体原料质量6%-20%的抗菌粉体材料，并在160-300rpm下搅拌混合；再将混合物按比例湿球磨处理4-7h，真空炼泥3-5次，贴膜并静置陈腐一段时间后，压塑成型，在110-150℃下干燥2-3h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛烤结，先在200-300℃下恒温蒸烤1-3h，然后以2.5-3℃/min的升温速度至950℃，最后以5-8℃/min的升温速度至烧成温度1050-1180℃，达到烧成温度后保温2-4h，以8-10℃/min降温至850℃，停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

所述水玻璃溶液浓度为5-20wt%，小苏打溶液浓度为5-15wt%。

所述金属离子液为硝酸银、硫酸锌、硫酸铜中的一种或几种的混合物。

所述步骤（3）中湿球磨处理是将混合物、水、球按重量比为1:（0.18-0.25）:（3-5.5）的比例混合后进行的。

所述坯体原料是常规市售的用于制备陶瓷的原料。

所述工艺烧结用的烧成气氛控制为氧化焰。

本发明制备的抗菌陶瓷中还可以添加稀土离子盐，即在步骤（2）中加入金属离子液反应3-8min后再加入0.001-0.1mol/L稀土离子盐溶液，继续反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，其中金属离子液与稀土离子盐溶液的体积比1:1-3:1。

所述稀土离子盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸钬、硝酸铒、硝酸铥、硝酸镱、硝酸镥、硝酸钇、硝酸钪中的一种。

本发明方法相对于现有技术的优点和技术效果如下：

本发明针对以上抗菌陶瓷制备中抗菌剂利用率低、稳定性差、持续时间短；且抗菌性单一、易产生抗药性，抗菌作用环境苛刻；抗菌金属离子易氧化变色污染成品表面等缺点，创造性地改进了坯体配方。所生产的抗菌陶瓷通过溶胶-凝胶法，将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得新型抗菌坯体浆料；然后在以往简单、便捷、低成本的制备工艺和生产条件下，生产出持久、耐用的新型高抗菌性陶瓷。通过实施例表明，制备出的抗菌陶瓷不仅具有杀菌率高、无抗药性、环保健康等优点，还使抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高，使用率大幅提高；与其它抗菌陶瓷相比，抗菌广谱性强，在未改变原来坯体色泽且表面平整耐磨的情况下，抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。

该产品可广泛应用于空气清新器灭菌除臭、零污染生产线自洁除菌、医疗卫生设备消毒灭菌等日常生产生活领域，保护产品质量或人体健康的作用。

抗菌检测：菌种采用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、链球菌和霉菌，杀菌率采用GB21551.2-2010家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求的贴膜法进行抗菌检测。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。

实施例1：本银系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）组装好恒温搅拌反应装置，分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至90℃，量取体积比为1:1.3的两种反应物在90℃下条件下置于反应皿中以500rpm搅拌混合15min，其中水玻璃溶液浓度为15wt%，小苏打溶液浓度为10wt%；

（2）量取体积比为1:1.3的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至90℃，然后在150rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于90℃下反应20min，并用硝酸调节pH于2，最后加入0.001mol/L硝酸银溶液反应1h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于120℃下烘烤2h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为15wt%，小苏打溶液浓度为10wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:4，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与硝酸银溶液体积的比为3:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3.5h，然后加入胚体原料质量15%的抗菌粉体材料，并在200rpm下搅拌混合0.5h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.25:3的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理5h，真空炼泥5次，贴膜并静置陈腐24h后，压塑成型，在150℃下干燥2h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在260℃下恒温蒸烤2h，然后以3℃/min的升温速度至950℃，最后以7℃/min的升温速度至烤成温度1150℃，达到烧成温度后保温3h，以10℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

下述空白样是指未添加任何物质的实验对照样。

下述陶瓷样品是指陶瓷制作步骤如实施例1，在步骤（2）中，不添加任何具有抗菌性能的金属离子溶液。

利用抗菌试验对产品的抗菌性能进行研究。实验过程如下：煮制固体培养基（蛋白胨10g、牛肉膏5g、氯化钠5g、琼脂17.5g、蒸馏水1000ml），倒入锥形瓶中，经压力蒸气灭菌器高压（120℃，1.5MPa）杀菌20min后趁热分装到培养皿中，无菌条件下冷却，得到固体培养基。将培养好的大肠杆菌菌液制成浓度为5.0×10⁵-10×10⁵cfu/ml细菌悬液，割取(50±2)mm×(50±2)mm的待检测陶瓷片及对照样品，剪取卫生级高密度聚乙烯，尺寸为(50±2)mm×(50±2)mm；聚乙烯薄膜，厚度为0.05-0.1mm，尺寸为(40±2)mm×(40±2)mm。对所使用的实验样品，对照样品，覆盖膜用70%乙醇溶液浸泡，1min后取出，并用无菌水冲洗，其他实验仪器用高温灭菌器150℃灭菌30min。然后待检测陶瓷片及对照样品分别置于已灭菌的平面皿中，分别取1.0±0.1ml已经配置好的菌液滴加到样品和试验样品上，每组准备三个平行样。用灭菌镊子夹起灭菌覆盖膜分别覆盖在试验样品和对照样品上并铺平，保证菌液均匀的分散在实验样品及对照样品上且不触壁，盖好平面皿上盖，防止蒸发。将平面皿放入（37±1℃）的恒温培养箱中，培养24h。24h后取出实验样品及对照样品，向盛有样品的瓶中分别加入100ml灭菌后的磷酸盐缓冲溶液作为洗脱液（2.83g无水磷酸氢二钠，1.36g磷酸氢钾，1000ml蒸馏水，调节pH为7.0-7.2），反复清洗样品、覆盖膜，并放置于振荡器上，充分摇匀，200rpm的转速下充分振荡30min。静置后，将洗脱液做梯度稀释至1×10³-5×10³cfu/ml，将菌液接种到固体培养基上，并且涂板均匀。将固体培养基倒置在培养箱中，于（37±1℃）下培养(24±1)h。经培养后，由单个细胞生长繁殖形成菌落，统计菌落数目，即可计算出样品中的含菌数。比较空白样与检测样品的含菌数，得到杀菌率；杀菌率结果见表1。

表1

。实施例2：本银系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至85℃，量取体积比为1:1.5的两种反应物在85℃下条件下置于反应皿中以300rpm搅拌混合30min，其中水玻璃溶液浓度为12wt%，小苏打溶液浓度为9wt%；

（2）量取体积比为1:1.5的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至85℃，然后在200rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于85℃下反应25min，并用硝酸调节pH于2，最后加入0.005mol/L硝酸银溶液反应1.5h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于120℃下烘烤2h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为12wt%，小苏打溶液浓度为9wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:5，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与硝酸银溶液体积的比为2:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3h，然后加入胚体原料质量20%的抗菌粉体材料，并在250rpm下搅拌混合1h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.20:4的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理4h，真空炼泥4次，贴膜并静置陈腐24h后，压塑成型，在120℃下干燥3h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在200℃下恒温蒸烤3h，然后以2.5℃/min的升温速度至950℃，最后以8℃/min的升温速度至烧成温度1180℃，达到烧成温度后保温3h，以9℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例银系抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表2：

表2

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实施例3：本锌系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至85℃，量取体积比为1:1.25的两种反应物在85℃下条件下置于反应皿中以450rpm搅拌混合15min，水玻璃溶液浓度为20wt%，小苏打溶液浓度为15wt%；

（2）量取体积比为1:1.25的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至85℃，然后在150rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合后的反应液在85℃下反应25min，并用硝酸调节pH于6，最后加入0.6mol/L硫酸锌溶液反应1.25h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于115℃下烘烤2.5h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为20wt%，小苏打溶液浓度为15wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:5，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与硫酸锌溶液体积的比为4:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理5h，然后加入胚体原料质量10%的抗菌粉体材料，并在300rpm下搅拌混合0.5h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.22:3的比例与其他物质混合进行湿球磨处理5h，真空炼泥4次，贴膜并静置陈腐36h后，压塑成型，在110℃下干燥2.5h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在250℃下恒温蒸烤3h，然后以2.5℃/min的升温速度至950℃，最后以6℃/min的升温速度至烧成温度1180℃，达到烧成温度后保温2h，以8℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例锌系抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表3：

表3

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实施例4：本锌-钇系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至95℃，量取体积比为1:1.4的两种反应物在95℃下条件下置于反应皿中以500rpm搅拌混合16min，其中水玻璃溶液浓度为5wt%，小苏打溶液浓度为10wt%；

（2）量取体积比为1:1.4的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至95℃，然后在200rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于95℃下反应15min，并用硝酸调节pH于6，最后加入0.06mol/L硫酸锌溶液反应3min后再加入0.005mol/L硝酸钇溶液反应1h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于120℃下烘烤1h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为5wt%，小苏打溶液浓度为10wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:2，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与硫酸锌溶液体积的比为5:1，硫酸锌溶液与硝酸钇溶液的体积比1:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3h，然后加入胚体原料质量15%的抗菌粉体材料，并在150rpm下搅拌混合0.5h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.18:5的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理5h，真空炼泥5次，贴膜并静置陈腐24h后，压塑成型，在120℃下干燥3h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在300℃下恒温蒸烤1h，然后以3℃/min的升温速度至950℃，最后以7℃/min的升温速度至烧成温度1150℃，达到烧成温度后保温3h，以8℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例锌-钇系抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表4：

表4

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实施例5：本硝酸银和硫酸锌抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至75℃，按体积比1:1.5的比例注入反应器中混合，在75℃、400rpm下充分搅拌反应25min，其中水玻璃溶液浓度为10wt%，小苏打溶液浓度为5wt%；

（2）量取体积比为1:1.3的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至75℃，然后在200rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于75℃下反应30min，并用硝酸调节pH于4，最后加入0.01mol/L金属离子液（硝酸银和硫酸锌按质量比3:7比例混合后制得的溶液）反应3h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于120℃下烘烤2.5h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为10wt%，小苏打溶液浓度为5wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:5，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为3:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理5h，然后加入胚体原料质量10%的抗菌粉体材料，并在220rpm下搅拌混合1h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.20:4的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理7h，真空炼泥3次，贴膜并静置陈腐24h后，压塑成型，在115℃下干燥2.5h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在240℃下恒温蒸烤3h，然后以3℃/min的升温速度至950℃，最后以5℃/min的升温速度至烧成温度1080℃，达到烧成温度后保温4h，以10℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例硝酸银和硝酸锌抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表5：

表5

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实施例6：本铜系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至85℃，量取体积比为1:1.2的两种反应物在85℃下条件下置于反应皿中以450rpm搅拌混合20min，其中：水玻璃溶液浓度为12wt%，小苏打溶液浓度为8wt%；

（2）量取体积比为1:1.2的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至85℃，然后在200rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于85℃下反应30min，并用硝酸调节pH于6，最后加入0.05mol/L硫酸铜溶液反应1h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110℃下烘烤2h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为12wt%，小苏打溶液浓度为8wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理5h，然后加入胚体原料质量10%的抗菌粉体材料，并在300rpm下搅拌混合1h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.23:5的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理4h，真空炼泥4次，贴膜并静置陈腐48h后，压塑成型，在150℃下干燥2.5h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在300℃下恒温蒸烤2h，然后以2.5℃/min的升温速度至950℃，最后以8℃/min的升温速度至烧成温度1050℃，达到烧成温度后保温3h，以9℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例铜系抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表6：

表6

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实施例7：本铜-镧系抗菌陶瓷的制备方法如下：

（1）分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至90℃，量取体积比为1:1.5的两种反应物在90℃下条件下置于反应皿中以400rpm搅拌混合15min，其中水玻璃溶液浓度为10wt%，小苏打溶液浓度为10wt%；

（2）量取体积比为1:1.5的水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至90℃，然后在200rpm的搅拌速率下，分别将预热好的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应液中，将混合物置于90℃下反应25min，并用硝酸调节pH于6，最后加入0.005mol/L硫酸铜溶液反应8min后再加入0.1mol/L硝酸镧溶液反应2h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于120℃下烘烤2h，即得抗菌粉体材料，其中水玻璃溶液浓度为10wt%，小苏打溶液浓度为10wt%，步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:5，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与硫酸铜溶液体积的比为5:1，硫酸铜溶液与硝酸镧溶液的体积比3:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理5h，然后加入胚体原料质量20%的抗菌粉体材料，并在250rpm下搅拌混合1h；再将混合物按混合物、水、研磨球重量比为1:0.20:4的比例与其他物质混合后进行湿球磨处理3h，真空炼泥4次，贴膜并静置陈腐24h后，压塑成型，在150℃下干燥3h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛（氧化焰）烤结，先在200℃下恒温蒸烤3h，然后以2.5℃/min的升温速度至950℃，最后以6℃/min的升温速度至烤成温度1120℃，达到烧成温度后保温3h，以10℃/min降温至850℃，温度降至850℃时停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

采用菌落计数法进行抗菌实验，方法同实施例1，检测本实施例铜-镧系抗菌陶瓷的杀菌效果，结果见表7：

表7

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Claims (7)

1.一种制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于按如下步骤进行：

（1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至70-95℃，按体积比1:1.2-1:1.5的比例注入反应器中混合，在70-95℃、300-500rpm下充分搅拌反应15-30min；

（2）按体积比1:1.2-1:1.5的比例分别量取水玻璃溶液和小苏打溶液，并分别预热至70-95℃，然后在搅拌条件下将预热后的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应物中，将混合物置于70-95℃下反应15-30min，用酸调节pH值至2-6，随后加入0.001-1mol/L金属离子液反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110-120℃下烘烤1-3h，即得抗菌粉体材料，其中步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:1-10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1-5:1；

（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3-5h，然后加入坯体原料质量6%-20%的抗菌粉体材料，并在160-300rpm下搅拌混合；再将混合物湿球磨处理4-7h，真空炼泥3-5次，贴膜并静置陈腐后，压塑成型，在110-150℃下干燥2-3h制得抗菌陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛烤结，先在200-300℃下恒温蒸烤1-3h，然后以2.5-3℃/min的升温速度至950℃，最后以5-8℃/min的升温速度至烧成温度1050-1180℃，达到烧成温度后保温2-4h，以8-10℃/min降温至850℃，停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。

2.根据权利要求1所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：水玻璃溶液浓度为5-20wt%，小苏打溶液浓度为5-15wt%。

3.根据权利要求1所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：金属离子液为硝酸银、硫酸锌、硫酸铜中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：步骤（3）中湿球磨处理是将混合物、水、球按重量比为1:（0.18-0.25）:（3-5.5）的比例混合后进行的。

5.根据权利要求1所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：烧成气氛为氧化焰。

6.权利要求1所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：步骤（2）中加入金属离子液反应3-8min后再加入0.001-0.1mol/L稀土离子盐溶液，继续反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，其中金属离子液与稀土离子盐溶液的体积比1:1-3:1。

7.根据权利要求6所述制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于：稀土离子盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸钬、硝酸铒、硝酸铥、硝酸镱、硝酸镥、硝酸钇、硝酸钪中的一种。