CN109437924B - 一种抗菌陶瓷制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌陶瓷制品及其制备方法，该抗菌陶瓷制品包括如下重量份的原料组分：煤矸石25～35份、海泥15～20份、贝壳粉10～15份、硼泥3～10份、陶瓷黏土10～20份、钾长石10～15份。通过以上方式，本发明抗菌陶瓷制品生产成本低廉，抗菌性能优异，且抗菌持久。

Description

一种抗菌陶瓷制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种抗菌陶瓷制品及其制备方法。
背景技术
陶瓷因其质地坚硬、细密、耐高温等特点，广泛应用于食器、装饰等领域，目前陶瓷的使用充斥着我们生活的方方面面。随着社会文明的进步，和环境的改变，人们已不满足于传统陶瓷的美观、耐用等一般功能，更希望具有杀菌、消毒、除臭等功能，尤其是日用陶瓷制品。
现有的抗菌陶瓷制品以银系抗菌陶瓷和钛系抗菌陶瓷最为常见。其中，银系抗菌陶瓷的杀菌效果好，但是需要银离子量大，生产成本高；并且在高温烧制时银离子会挥发，造成抗菌效果不佳；另外，现代科学研究发现，银离子与金离子可杀死细菌，也可以杀死人体细胞，该发现让人们担心长期使用银系抗菌产品是否对身体不利。而钛系抗菌陶瓷在高温烧制时抗菌效果差，并且需要光催化才能杀菌；抗菌膜与陶瓷容易脱落。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗菌陶瓷制品及其制备方法，该抗菌陶瓷制品生产成本低廉，抗菌性能优异，且抗菌持久。
本发明所采用的技术方案是：一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：煤矸石25～35份、海泥15～20份、硼泥10～15份、陶瓷黏土10～20份、贝壳粉3～10份、钾长石10～15份。
优选地，所述抗菌陶瓷制品包括如下重量份的原料组分：煤矸石18～32份、海泥17～19份、硼泥12～14份、陶瓷黏土14～17份、贝壳粉5～7份、钾长石12～14份。
优选地，所述抗菌陶瓷制品包括如下重量份的原料组分：煤矸石30份、海泥18、硼泥13份、陶瓷黏土15份、贝壳粉6份、钾长石12份。
优选地，所述煤矸石经过除杂处理，具体可采用选磁除杂处理。
优选地，所述抗菌陶瓷制品还包括陶瓷色料1～5份。
优选地，所述陶瓷色料选自钒黄色料、桔黄色料、钒锆蓝色料中的至少一种。
本发明还提供了一种上述抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过筛，制得粉料；
S2、向所述粉料中加入蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，再过筛，制得浆料；
S3、将所述浆料进行喷雾造粒，干压成型制成坯体；或将所述浆料压滤练泥，挤压成型制成坯体；
S4、将所述坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理。
优选地，步骤S1中，各原料组分混合粉碎后过100～200目筛。
优选地，步骤S2中，蒸馏水的加入量为粉料总重量的2～4倍；球磨过程转速为200～250r/min，球磨时间为4～8h；球磨后过300～400目筛网。加入蒸馏水后，进行超声分散，以使物料均匀分散，保证陶瓷制品的品质。
优选地，步骤S4中，所述烧成处理具体包括：以10～25℃/min的速率升温至700～800℃，烧结2～4h，然后以5～10℃/min的速率升温至1000～1100℃，烧结5～7h。通过控制温度分级升温烧结，可避免坯体升温过快，导致坯体开裂的现象。
本发明的有益技术效果是：本发明提供一种抗菌陶瓷制品及其制备方法，该抗菌陶瓷制品采用特定配比的煤矸石、海泥、硼泥、陶瓷黏土、贝壳粉和钾长石为原料。其中，煤矸石是在煤形成过程中与煤伴生、共生的岩石，是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，采用煤矸石为原料，可提高煤矸石资源化利用率，降低其对环境的污染，同时降低生产成本；另外，通过煤矸石可搭建形成多孔骨架，提高陶瓷制品的机械强度。海泥是一种深海中的矿物泥，内含多种人体所需生物成分和丰富的矿物质，其特有的孔状结构具有超凡的吸附能力，还具有杀菌功效。贝壳粉为多孔纤维状双螺旋体结构，可吸附分解甲醛、苯、氨气等有害气体；对大肠杆菌、沙门氏菌、黄色葡萄糖菌等细菌具有显著的抗菌和杀菌作用。贝壳粉和海泥的添加还可提升可塑性，减少陶瓷制品制作过程坯体的变形和裂变。硼泥作为一种工业废料，以硼泥为原料，一方面可实现废物利用，解决硼泥污染问题；另一方面，硼泥中含有大量硼元素，可作为抗菌因子，赋予陶瓷制品抗菌功能。另外，经试验研究发现，海泥、贝壳粉、硼泥三者搭配在抗菌杀菌功效上可起到协同增效作用，抗菌效果好，再搭配以上其他原料，由于海泥、贝壳粉特有的结构，与煤矸石搭配结合，可形成稳固的多孔骨架，大大提高陶瓷制品的机械强度，且抗菌因子可均匀稳固分布于陶瓷孔隙中，延长抗菌因子的释放，使陶瓷制品具有明显的长久抗菌、杀菌作用。另外，贝壳粉、海泥中均含有对人体有益成分，是健康的天然材料；并且两者均具有很好的吸附性，可除去室内空气中的有害气体及异味，如制成茶壶、茶杯等陶瓷日用品，还能起到净化水质的作用，符合现代人对健康养生的追求。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：煤矸石25份、海泥15份、贝壳粉10份、硼泥3份、陶瓷黏土10份、钾长石10份。
该抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过100目筛，制得粉料；
S2、向粉料中加入料粉总重量2倍的蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，球磨速度为200r/min，时间为4h；再过300目筛，制得浆料；
S3、将浆料进行喷雾造粒，干压成型制成坯体；
S4、将坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理；烧成过程具体先以25℃/min的速率升温至800℃，烧结2h，然后以10℃/min的速率升温至1100℃，烧结5h，制得抗菌陶瓷制品。
实施例2
一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：煤矸石18份、海泥19份、贝壳粉12份、硼泥5份、陶瓷黏土14份、钾长石12份、钒黄色料1份。
该抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过170目筛，制得粉料；
S2、向粉料中加入料粉总重量3倍的蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，球磨速度为200r/min，时间为5h；再过325目筛，制得浆料；
S3、将浆料压滤练泥，挤压成型制成坯体；
S4、将坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理；烧成过程具体先以10℃/min的速率升温至700℃，烧结4h，然后以5℃/min的速率升温至1000℃，烧结7h。
实施例3
一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：除杂后的煤矸石30份、海泥18份、贝壳粉13份、硼泥6份、陶瓷黏土15份、钾长石12份。
该抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过150目筛，制得粉料；
S2、向粉料中加入料粉总重量3倍的蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，球磨速度为220r/min，时间为6h；再过325目筛，制得浆料；
S3、将浆料压滤练泥，挤压成型制成坯体；
S4、将坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理；烧成过程具体先以15℃/min的速率升温至750℃，烧结3h，然后以8℃/min的速率升温至1050℃，烧结6h。
实施例4
一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：煤矸石32份、海泥17份、贝壳粉14份、硼泥7份、陶瓷黏土17份、钾长石14份、钒锆蓝色料3份。
该抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过125目筛，制得粉料；
S2、向粉料中加入料粉总重量2倍的蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，球磨速度为250r/min，时间为7h；再过400目筛，制得浆料；
S3、将浆料进行喷雾造粒，干压成型制成坯体；
S4、将坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理；烧成过程具体先以15℃/min的速率升温至750℃，烧结4h，然后以6℃/min的速率升温至1100℃，烧结6h。
实施例5
一种抗菌陶瓷制品，包括如下重量份的原料组分：除杂后的煤矸石35份、海泥22份、贝壳粉15份、硼泥10份、陶瓷黏土18份、钾长石15份、桔黄色料5份。
该抗菌陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过180目筛，制得粉料；
S2、向粉料中加入料粉总重量4倍的蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，球磨速度为240r/min，时间为8h；再过400目筛，制得浆料；
S3、将浆料进行喷雾造粒，干压成型制成坯体；
S4、将坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理；烧成过程具体先以20℃/min的速率升温至800℃，烧结3h，然后以10℃/min的速率升温至1050℃，烧结7h。
对比例1
本对比例与实施例1的不同在于：原料组分中不含硼泥，其它原料组分和制备方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的不同在于：原料组分中不含海泥，其它原料组分和制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的不同在于：原料组分中不含贝壳粉，其它原料组分和制备方法与实施例1相同。
对比例4
本对比例与实施例1的不同在于：原料组分中不含海泥和贝壳粉，其它原料组分和制备方法与实施例1相同。
对比例5
市面上购买销售量较好的银系抗菌陶瓷制品。
对以上实施例1-5和对比例1-5所制得抗菌陶瓷制品进行抗菌实验，具体如下：
采用大肠杆菌、沙门氏菌和黄色葡萄糖菌分别配成含菌量为10×106cfu/mL的细菌悬浮液后，将上述抗菌陶瓷制品用无菌水冲洗干净后，将上述配制好的细菌悬浮液滴加到清洗后的抗菌陶瓷制品上，保证菌液均匀的分散在陶瓷表面，并用培养皿盖住，防止蒸发，在静置15h后，用稀释平板涂布法计算活菌数；并检测抗菌陶瓷制品经30次光照后在杀菌率。所得结果如下表1所示：
表1抗菌率实验结果
Figure BDA0001920404850000071
由上表1可知，相比于市面上的银系抗菌陶瓷制品，以上实施例所制得的抗菌陶瓷制品抗菌效果更为优异，且抗菌性能持久，经光照30次后，实施例1-5中陶瓷的抗菌率基本不变，而对比例中陶瓷的抗菌率明显降低；另外，对比实施例1和对比例1-4可知，海泥、硼泥和贝壳粉搭配应用于陶瓷制备，可起到协同增效作用，显著提升陶瓷的抗菌性能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗菌陶瓷制品，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：煤矸石18～32份、海泥17～19份、贝壳粉12～14份、硼泥5～7份、陶瓷黏土14～17份、钾长石12～14份。
2.根据权利要求1所述的抗菌陶瓷制品，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：煤矸石30份、海泥18份、贝壳粉13份、硼泥6份、陶瓷黏土15份、钾长石12份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的抗菌陶瓷制品，其特征在于，所述煤矸石经过除杂处理。
4.根据权利要求1-2任一项所述的抗菌陶瓷制品，其特征在于，还包括陶瓷色料1～5份。
5.根据权利要求4所述的抗菌陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷色料选自钒黄色料、桔黄色料、钒锆蓝色料中的至少一种。
6.权利要求1-5任一项所述的抗菌陶瓷制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按如上重量份取各原料组分，混合粉碎后过筛，制得粉料；
S2、向所述粉料中加入蒸馏水，常温下超声分散，而后倒入球磨机中进行球磨，再过筛，制得浆料；
S3、将所述浆料进行喷雾造粒，干压成型制成坯体；或将所述浆料压滤练泥，挤压成型制成坯体；
S4、将所述坯体进行干燥处理，再将干燥后的坯体进行烧成处理。
7.根据权利要求6所述的抗菌陶瓷制品的制备方法，其特征在于，步骤S1中，各原料组分混合粉碎后过100～200目筛。
8.根据权利要求6所述的抗菌陶瓷制品的制备方法，其特征在于，步骤S2中，蒸馏水的加入量为粉料总重量的2～4倍；球磨过程转速为200～250r/min，球磨时间为4～8h；球磨后过300～400目筛网。
9.根据权利要求6所述的抗菌陶瓷制品的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述烧成处理具体包括：以10～25℃/min的速率升温至700～800℃，烧结2～4h，然后以5～10℃/min的速率升温至1000～1100℃，烧结5～7h。
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