CN108467199A - 一种防污抗菌陶瓷釉料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防污抗菌陶瓷釉料,涉及特种功能陶瓷釉料技术领域。本发明的防污抗菌陶瓷釉料防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成，为了解决现有的载银抗菌陶瓷制品，成本高、仅具有抗菌作用而不具有防污作用的技术问题，因此本发明提供了一种防污抗菌陶瓷釉料，该防污抗菌陶瓷釉料具有光泽度好、色泽鲜艳，用本发明制备的防污抗菌陶瓷釉料生产的陶瓷，具有显著的多孔性能以及良好的抗张强度和硬度，抗菌效果和防污效果显著，而且本发明制备的防污陶瓷釉料，不含铅，更加绿色环保，尤其适用于碗、碟等厨具陶瓷釉料配方，由于不含银离子，长时间使用不易变黑变黄。

Description

一种防污抗菌陶瓷釉料
技术领域
本发明涉及特种功能陶瓷釉料技术领域，特别地，涉及一种防污抗菌陶瓷釉料。
背景技术
陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。近年来，我国的日用瓷行业得到了长足的发展，日用陶瓷的产量目前位于世界前列。由于陶瓷材料显微结构由晶相、玻璃相和气孔组成，使其最终产品存在5％至10％(体积)的气孔率，同时，陶瓷材料的表面具有一定的亲油性，当污染物接触到产品表面，由于表面毛细作用，一部分污染物深入开口气孔之中；另外，陶瓷表面微观的凹凸不平也导致其对污染物的粘附。污染物基本上是由水中的可溶性有色无机物或有机物组成，通常呈酸性或碱性，如日常生活中的污水、茶水、尘土、墨水和有机油污等，使陶瓷表面受到污染且难以清除，影响清洁和美观。堆积的油污会成为细菌滋生的温床，如不加以清洗，居室中的陶瓷变成病毒细菌传染源。
抗菌陶瓷是在陶瓷釉料中添加了无机抗菌剂制成的，目前研究与应用最广泛的无机抗菌剂有两大类：一类是银系抗菌剂，如各类银化合物，载银沸石、载银磷酸盐等.这种方法的主要特点是安全性高，不易挥发和分解，耐热性好，属于广谱抗菌剂，寿命长、无毒、使用方便，目前国内外研究应用最多，但是普遍存在银添加量大，产品成本高，难以被广大消费者接受。同时随着陶瓷在人们现代日常生活中的广泛使用，人们对日用瓷的要求也越来越高，人们更加注重环境卫生和身体健康，因此，对于防污功能陶瓷也越来越受到广泛的关注。
本发明目的在于提供一种防污抗菌陶瓷釉料，为了解决现有的载银抗菌陶瓷制品，成本高、仅具有抗菌作用而不具有防污作用的技术问题
为实现上述目的，本发明提供了一种防污抗菌陶瓷釉料。
本发明所述的防污抗菌陶瓷釉料，由防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成。
进一步，所述的陶瓷釉料基料，由以下重量份数的原料组成：叶腊石3-11份、锂辉石1-5份、堇青石3-20份、红柱石12-18份、麦饭石5-9份、纳米氧化锌4-10份、纳米氧化铝3-8份、纳米氧化锆3-7份、纳米氧化硼5-7份。
进一步，所述的减水剂由以下重量份数的原料组成：1-3份十二烷基苯磺酸钠、1-2份海藻酸钠、柠檬酸钠1-4份。
进一步，所述的防污抗菌材料由以下重量份数的原料组成：生姜粉10-15份、十二烷基甜菜碱1.8-3.6份、辣椒素3-6份、氧化石墨烯1-4份、聚氨酯8-10份以及适量质量浓度80％乙醇。
进一步，所述的锂辉石和堇青石的重量比为3:4。
进一步，所述的减水剂中的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠重量比为2:1.5:2.5。
进一步，所述的防污抗菌材料中的氧化石墨烯和十二烷基甜菜碱的重量比为2.5:2.4。
进一步，所述的防污抗菌陶瓷釉料制备方法，包括以下步骤：
①将所述重量份数的叶腊石、锂辉石、堇青石、红柱石、麦饭石混匀粉碎处理，粉碎过120目筛，得混合料A；然后将混合料A中加入纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硼混合均匀，得混合料B；将混合料B再加水球磨至过200目筛，干燥，经气流粉碎后得陶瓷釉料基料；
②将所述重量份数，将生姜粉、十二烷基甜菜碱、辣椒素、氧化石墨烯混合经粉碎处理，过300目筛，然后混入聚氨酯超声震荡10-15min，得超声混合物D；将超声混合物D与质量浓度80％乙醇按重量比2：5比例混合均匀后升温至60-65℃，搅拌40-50min，然后减压蒸馏除去乙醇溶剂，得防污抗菌材料；
③将所述重量份数的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠混合均匀后至于在500-1000℃温度下煅烧20-30min,取出后冷却至室温后粉碎过200目筛，得减水剂；
④将制备完成的陶瓷釉料基料、防污抗菌材料、减水剂混合后，将混合物料置于马弗炉中在1000-1300℃温度下充分熔融，水淬后烘干，得陶瓷熔块；然后按照重量比的3:7:1比例将陶瓷熔块、球石、水混合至于球磨机球磨至浆料细度为400目，即得防污抗菌陶瓷釉料。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备出的防污抗菌陶瓷釉料具有光泽度好、色泽鲜艳，用本发明制备的防污抗菌陶瓷釉料生产的陶瓷，具有显著的多孔性能以及良好的抗张强度和硬度，抗菌效果和防污效果显著，而且本发明制备的防污陶瓷釉料，不含铅，更加绿色环保，尤其适用于碗、碟等厨具陶瓷釉料配方，由于不含银离子，长时间使用不易变黑变黄。而且本发明的制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。
2、在陶瓷釉料时加入减水剂来改善釉料的流动性和黏度，本发明制备的减水剂采用复配三元复合减水剂，选用的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠均为有机减水剂，在传统陶瓷釉料制备过程中使用较为广泛，但是多数采用单独使用，往往使得釉料添加后解胶范围窄，流动性和稳定性均较差，当十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠在进行复配时，由于十二烷基苯磺酸钠属于淀粉基减水剂过量添加，而海藻酸钠和柠檬酸钠添加量过少时，由于十二烷基苯磺酸钠相对质量较大，而每个分子中的磺酸基团数量较少，因此不能将复合减水剂很好的在水中进行延展，导致空间位阻效应差，釉料流动性、悬浮性以及稳定性大大的降低，当十二烷基苯磺酸钠添加量过少，海藻酸钠和柠檬酸钠添加量过多时，使得陶瓷釉料黏度增大，稳定性差，易分层，使得复配减水剂表面活性效果减弱，因此，当十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠按照重量比2:1.5:2.5复配加入陶瓷釉料中时，才会使得陶瓷釉料流动性好，不易分层，悬浮性和稳定性好。经过验证，当复配减水剂添加量一致时，本发明优选的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠按照重量比2:1.5:2.5复配加入陶瓷釉料中时，使得陶瓷釉料流出时间为35s,Zeta电位为-47.5mV,减水效果显著。
3、首先，本发明在制备陶瓷釉料基料时，用锂辉石替代了传统的氧化铅，使得陶瓷釉料用于碗、碟等厨具陶瓷时，保证了人体的健康，更加绿色环保，同时还降低了陶瓷釉料的热膨胀系数，改善坯釉结合性能，但是在陶瓷高温烧制过程中，添加的锂辉石转化为β-锂辉石引起体积膨胀，使得陶瓷气孔率高，进而使得陶瓷的硬度和抗张强度降低，因此，本发明在添加锂辉石的同时还添加了堇青石，利用锂辉石电场强度高，化学活性大，有极强的熔剂化作用使得堇青石颗粒与颗粒之间粘结更牢靠，降低了陶瓷的热膨胀系数的同时提高了陶瓷抗折强度和硬度。在锂辉石添加过量，堇青石添加过少时，使得烧制的陶瓷气孔率急剧上升，热膨胀系数上升，使得陶瓷的硬度和抗张强度下降，在锂辉石添加过少，堇青石添加过量时，过量的堇青石的颗粒会全部填充陶瓷气孔，致使陶瓷的气孔率急剧下降，因此，只有当锂辉石和堇青石的重量比为3:4时，使得烧制的陶瓷在保持高气孔率的同时，抗张强度和硬度均显著提高。经验证当锂辉石和堇青石的重量比为3:4时气孔率达到49.21％；抗折强度23.17MPa；热膨胀系数1.66×10-6/℃。
其次，本发明的陶瓷釉料基料制备时还加入了叶腊石，在烧结过程中，叶腊石在釉料表面形成一层致密的矿物质保护层，一方面从而使产品的耐磨性能，同时加入的叶腊石有助于完善锂辉石的结构,提高本发明制备的陶瓷釉料的抗腐蚀性能和热稳定性，另一方面，降低了本发明陶瓷釉料制备的陶瓷制品的表面粗糙度，使污染物失去积聚空间，有效地提高了陶瓷制品的抗污性。
4、本发明在制备防污抗菌材料时，以辣椒素、生姜粉等代替了传统的纳米二氧化钛、纳米二氧化硅等物质，使得使用本发明的防污陶瓷釉料制备的防污抗菌陶瓷更加环保、更加健康和安全。本发明的防污抗菌材料，在添加甜菜碱的同时添加了氧化石墨烯，二者反应，生成了酰胺基团，同时使得氧化石墨烯层间形成氢键，使其结构之间疏松多孔，增强了氧化石墨烯的吸附性能，由于酰胺基团的产生，使得氧化石墨烯/十二烷甜菜碱复合材料，吸引水分子能力增强，具有很好的润湿性，加入了本发明防污抗菌材料的陶瓷制品在去除油性污染物时，容易在本陶瓷制品表面铺展，因此，水就很容易浸入到陶瓷与油滴界面之间，粘附在陶瓷表面的油污在水的浮力作用下，可以在短时间迅速与油性污染物接触，使得油性污染物得到充分的乳化，从陶瓷制品的表面置换到溶液或空气中，达到快速清洁防污目的，而且同时发挥氧化石墨烯杀灭细菌和真菌的作用。而且辣椒素以及生姜均具有显著的杀菌防污作用，能够更好的增强本发明制备的防污抗菌陶瓷釉料生产的陶瓷的抗菌和防污性能。
当氧化石墨烯与十二烷基甜菜碱的比例为2.5:2.4时，生成的氧化石墨烯/甜菜碱复合物含量最高，此时复合物溶于水溶液中，无明显大颗粒，溶解最好，分散性最好，性质最稳定，此比例下制备的陶瓷制品，不会造成任何化学物质残留，有利于人体健康；但是，当氧化石墨烯与十二烷基甜菜碱的比例大于2.5:2.4时，氧化石墨烯过量，由于氧化石墨烯空间位阻大，多余的氧化石墨烯会阻碍氧化石墨烯/甜菜碱复合物的生成，因此，复合物含量降低，在水溶液中分散性以及稳定性降低，当氧化石墨烯与十二烷基甜菜碱的比例小于2.5:2.4时，十二烷基甜菜碱过量，多余的十二烷基甜菜碱容易附着在陶瓷制品表面，会造成化学物质残留，长期使用此类陶瓷制品，有损于身体健康。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种防污抗菌陶瓷釉料，由防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成；所述的陶瓷釉料基料，由以下重量份数的原料组成：叶腊石3份、锂辉石1份、堇青石3份、红柱石12份、麦饭石5份、纳米氧化锌4份、纳米氧化铝3份、纳米氧化锆3份、纳米氧化硼5份；所述的减水剂由以下重量份数的原料组成：1份十二烷基苯磺酸钠、1份海藻酸钠、柠檬酸钠1份；所述的防污抗菌材料由以下重量份数的原料组成：生姜粉10份、十二烷基甜菜碱1.8份、辣椒素3份、氧化石墨烯1份、聚氨酯8份以及适量质量浓度80％乙醇。
所述的防污抗菌陶瓷釉料制备方法，包括以下步骤：
①将所述重量份数的叶腊石、锂辉石、堇青石、红柱石、麦饭石混匀粉碎处理，粉碎过120目筛，得混合料A；然后将混合料A中加入纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硼混合均匀，得混合料B；将混合料B再加水球磨至过200目筛，干燥，经气流粉碎后得陶瓷釉料基料；
②将所述重量份数，将生姜粉、十二烷基甜菜碱、辣椒素、氧化石墨烯混合经粉碎处理，过300目筛，然后混入聚氨酯超声震荡10min，得超声混合物D；将超声混合物D与质量浓度80％乙醇按重量比2：5比例混合均匀后升温至60℃，搅拌40min，然后减压蒸馏除去乙醇溶剂，得防污抗菌材料；
③将所述重量份数的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠混合均匀后至于在500℃温度下煅烧20min,取出后冷却至室温后粉碎过200目筛，得减水剂；
④将制备完成的陶瓷釉料基料、防污抗菌材料、减水剂混合后，将混合物料置于马弗炉中在1000℃温度下充分熔融，水淬后烘干，得陶瓷熔块；然后按照重量比3:7:1的比例将陶瓷熔块、球石、水混合至于球磨机球磨至浆料细度为400目，即得防污抗菌陶瓷釉料。
实施例2
一种防污抗菌陶瓷釉料，由防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成；所述的陶瓷釉料基料，由以下重量份数的原料组成：叶腊石11份、锂辉石5份、堇青石20份、红柱石18份、麦饭石9份、纳米氧化锌10份、纳米氧化铝8份、纳米氧化锆7份、纳米氧化硼7份；所述的减水剂由以下重量份数的原料组成：3份十二烷基苯磺酸钠、2份海藻酸钠、柠檬酸钠4份；所述的防污抗菌材料由以下重量份数的原料组成：生姜粉15份、十二烷基甜菜碱3.6份、辣椒素6份、氧化石墨烯4份、聚氨酯10份以及适量质量浓度80％乙醇。
所述的防污抗菌陶瓷釉料制备方法，包括以下步骤：
①将所述重量份数的叶腊石、锂辉石、堇青石、红柱石、麦饭石混匀粉碎处理，粉碎过120目筛，得混合料A；然后将混合料A中加入纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硼混合均匀，得混合料B；将混合料B再加水球磨至过200目筛，干燥，经气流粉碎后得陶瓷釉料基料；
②将所述重量份数，将生姜粉、十二烷基甜菜碱、辣椒素、氧化石墨烯混合经粉碎处理，过300目筛，然后混入聚氨酯超声震荡15min，得超声混合物D；将超声混合物D与质量浓度80％乙醇按重量比2：5比例混合均匀后升温至65℃，搅拌50min，然后减压蒸馏除去乙醇溶剂，得防污抗菌材料；
③将所述重量份数的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠混合均匀后至于在1000℃温度下煅烧30min,取出后冷却至室温后粉碎过200目筛，得减水剂；
④将制备完成的陶瓷釉料基料、防污抗菌材料、减水剂混合后，将混合物料置于马弗炉中在1300℃温度下充分熔融，水淬后烘干，得陶瓷熔块；然后按照重量比3:7:1的比例将陶瓷熔块、球石、水混合至于球磨机球磨至浆料细度为400目，即得防污抗菌陶瓷釉料。
实施例3
一种防污抗菌陶瓷釉料，由防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成；所述的陶瓷釉料基料，由以下重量份数的原料组成：叶腊石7份、锂辉石3份、堇青石4份、红柱石15份、麦饭石7份、纳米氧化锌7份、纳米氧化铝5.5份、纳米氧化锆5份、纳米氧化硼6份；所述的减水剂由以下重量份数的原料组成：2份十二烷基苯磺酸钠、1.5份海藻酸钠、柠檬酸钠2.5份；所述的防污抗菌材料由以下重量份数的原料组成：生姜粉12份、十二烷基甜菜碱2.4份、辣椒素4.5份、氧化石墨烯2.5份、聚氨酯9份以及适量质量浓度80％乙醇。
所述的防污抗菌陶瓷釉料制备方法，包括以下步骤：
①将所述重量份数的叶腊石、锂辉石、堇青石、红柱石、麦饭石混匀粉碎处理，粉碎过120目筛，得混合料A；然后将混合料A中加入纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硼混合均匀，得混合料B；将混合料B再加水球磨至过200目筛，干燥，经气流粉碎后得陶瓷釉料基料；
②将所述重量份数，将生姜粉、十二烷基甜菜碱、辣椒素、氧化石墨烯混合经粉碎处理，过300目筛，然后混入聚氨酯超声震荡12min，得超声混合物D；将超声混合物D与质量浓度80％乙醇按重量比2：5比例混合均匀后升温至62.5℃，搅拌45min，然后减压蒸馏除去乙醇溶剂，得防污抗菌材料；
③将所述重量份数的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠混合均匀后至于在800℃温度下煅烧25min,取出后冷却至室温后粉碎过200目筛，得减水剂；
④将制备完成的陶瓷釉料基料、防污抗菌材料、减水剂按照重量比:8:3:2混合后，将混合物料置于马弗炉中在1200℃温度下充分熔融，水淬后烘干，得陶瓷熔块；然后按照重量比3:7:1的比例将陶瓷熔块、球石、水混合至于球磨机球磨至浆料细度为400目，即得防污抗菌陶瓷釉料。
试验例1
按现行生产线施本发明实施例3制备的防污抗菌陶瓷釉料后进行烧结，温度控制在1205℃，然后烧结制成直径60mm、高120mm(容积250ml)的陶瓷口杯；并用普通釉浆制作对照口杯样品；取5g市售雀巢速溶咖啡置于200ml沸水中，静置4小时，将制备好的咖啡水分别取100ml倒入置于防污功能陶瓷口杯和普通陶瓷口杯中，静置8个小时，然后倒出，对比发现本发明防污功能陶瓷制得的茶杯无任何咖啡污渍出现，而普通陶瓷杯咖啡污渍非常明显。
试验例2
按现行生产线施本发明实施例3制备的防污抗菌陶瓷釉料后进行烧结，温度控制在1205℃，然后烧结制成直径60mm、高120mm(容积250ml)的陶瓷口杯；并用普通釉浆制作对照口杯样品；取5g茉莉花茶置于200ml沸水中，静置12小时，将制备好的茶水分别取100ml倒入置于防污功能陶瓷口杯和普通陶瓷口杯中，静置8个小时，然后倒出，对茶渍进行观察。
试验例3
按现行生产线施本发明实施例3制备的防污抗菌陶瓷釉料后进行烧结，温度控制在1205℃，然后烧结制成直径为200mm的陶瓷盘，并用普通釉浆制作对照陶瓷盘；然后依照《抗菌加工制品的抗菌性能试验方法》,检测了所制备陶瓷的抗菌性能，所述的试验菌种为第3代金黄色葡萄球菌。
测定结果如表1所示
表1陶瓷的抗菌性能检测结果
试验样品数 对照样品
接种细菌数(个) 10.0×104 9.8×104
6h后活菌数 4.29×104 6.6×104
10h后活菌数 1.13×104 4.5×104
6h杀菌率 57.1％ 32.7％
10h杀菌率 88.7％ 54.1％
由表1明显可知，应用本发明制备的防污抗菌陶瓷釉料制备的陶瓷盘，6h的杀菌率达到57.1％，10h的杀菌率达到88.7％，而对照陶瓷盘6h的杀菌率为32.7％，10h的杀菌率为54.1％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防污抗菌陶瓷釉料，由防污抗菌材料、陶瓷釉料基料、减水剂按照重量比8:3:2混合制备而成；其特征在于：
所述的陶瓷釉料基料，由以下重量份数的原料组成：叶腊石3-11份、锂辉石1-5份、堇青石3-20份、红柱石12-18份、麦饭石5-9份、纳米氧化锌4-10份、纳米氧化铝3-8份、纳米氧化锆3-7份、纳米氧化硼5-7份；
所述的锂辉石和堇青石的重量比为3:4；
所述的减水剂由以下重量份数的原料组成：1-3份十二烷基苯磺酸钠、1-2份海藻酸钠、柠檬酸钠1-4份；
所述的防污抗菌材料由以下重量份数的原料组成：生姜粉10-15份、十二烷基甜菜碱1.8-3.6份、辣椒素3-6份、氧化石墨烯1-4份、聚氨酯8-10份以及适量质量浓度80％乙醇。
2.根据权利要求1所述的一种防污抗菌陶瓷釉料，其特征在于：由以下步骤制得：
①将所述重量份数的叶腊石、锂辉石、堇青石、红柱石、麦饭石混匀粉碎处理，粉碎过120目筛，得混合料A；然后将混合料A中加入纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硼混合均匀，得混合料B；将混合料B再加水球磨至过200目筛，干燥，经气流粉碎后得陶瓷釉料基料；
②将所述重量份数，将生姜粉、十二烷基甜菜碱、辣椒素、氧化石墨烯混合经粉碎处理，过300目筛，然后混入聚氨酯超声震荡10-15min，得超声混合物D；将超声混合物D与质量浓度80％乙醇按重量比2：5比例混合均匀后升温至60-65℃，搅拌40-50min，然后减压蒸馏除去乙醇溶剂，得防污抗菌材料；
③将所述重量份数的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠混合均匀后至于在500-1000℃温度下煅烧20-30min,取出后冷却至室温后粉碎过200目筛，得减水剂；
④将制备完成的陶瓷釉料基料、防污抗菌材料、减水剂混合后，将混合物料置于马弗炉中在1000-1300℃温度下充分熔融，水淬后烘干，得陶瓷熔块；然后按照重量比的3:7:1比例将陶瓷熔块、球石、水混合至于球磨机球磨至浆料细度为400目，即得防污抗菌陶瓷釉料。
3.根据权利要求1所述的一种防污抗菌陶瓷釉料，其特征在于：所述的减水剂中的十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、柠檬酸钠重量比为2:1.5:2.5。
4.根据权利要求1所述的一种防污抗菌陶瓷釉料，其特征在于：所述的防污抗菌材料中的氧化石墨烯和十二烷基甜菜碱的重量比为2.5:2.4。
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