CN110510878A

CN110510878A - 具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法和陶瓷

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Publication number: CN110510878A
Application number: CN201910954040.2A
Authority: CN
Inventors: 宗伟; 李世国; 李安洋; 刘金龙
Original assignee: Shandong Jianneng Ceramic Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Jianneng Ceramic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: CN110510878B

Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法和陶瓷。所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为5‑10％；其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、香草醛、抗菌肽、磷酸银、粘合剂PVA和电气石制成。本发明中银铜锌系抗菌类组分和抗菌肽以及香草醛之间的完美结合，使得陶瓷釉料及其制备的陶瓷具有良好的杀菌抗菌作用；再通过合理的配方搭配，互为协调，互为作用，保证了饮食的安全卫生，也延长了饮食的储存时间。

Description

具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法和陶瓷

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法和陶瓷。

背景技术

民以食为天，食以安为先。目前，人们越来越关注饮食健康。如果食物储存不当，很容易变质，尤其是炎热的夏天，很容易滋生细菌，从而导致诱发各种疾病。如何更好更有力地保证饮食安全，杜绝病从口入，从根源上扼杀各种菌类对人类造成的伤害，一直是人们关注的重要问题。

家庭使用的餐具和杯类制品是生活中使用最多的，也是很频繁直接接触的。如果餐具和杯类制品直接具有杀菌抗菌的功效，那无疑使人们的生活质量提高了一个层次，也使饮食具备了安全可靠的保障。

因此，亟需研制一种能够改善食品质量，具有抗菌功效的陶瓷釉料及陶瓷制品。如果陶瓷釉料及陶瓷制品能够灭杀食品中的病菌，抑制病菌的生长，那么既保证了食品安全，又避免了病菌给人体造成伤害。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有抗菌功效的陶瓷釉料，既能够改善饮食质量，又能够保证饮食的安全性；本发明同时提供陶瓷釉料的制备方法和陶瓷。

本发明所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为5-10％；

其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌5-7％、氧化铜7-9％、磷酸二氢铵10-12％、碳酸锂8-10％、氧化锆8-10％、香草醛10-12％、抗菌肽20-30％、磷酸银13-16％、粘合剂PVA 1-3％和电气石3-5％；

优选地，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌6％、氧化铜8％、磷酸二氢铵11.5％、碳酸锂9％、氧化锆9％、香草醛11％、抗菌肽25％、磷酸银15％、粘合剂PVA1.5％、电气石4％。

优选地，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌5％、氧化铜7％、磷酸二氢铵10％、碳酸锂8％、氧化锆8％、香草醛12％、抗菌肽30％、磷酸银16％、粘合剂PVA1％、电气石3％。

所述的具有抗菌功能的陶瓷添加剂的制备方法：先将香草醛、抗菌肽、磷酸银混合均匀后，再加入氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石，球磨得到粒径为1-6微米的具有抗菌功能的陶瓷添加剂。

所述的陶瓷釉料基料由以下质量百分比的原料按照以下步骤制成：将长石21％、石英23％、硼酸11％、硼砂13％、氢氧化铝5％、熟滑石6％、碳酸钡5％、氧化锌8％、碳酸锶6％、碳酸锂2％混匀，粉碎至10-30目，于1550-1620℃熔化，水淬后制成熔块备用。

本发明所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料的制备方法：先将陶瓷釉料基料球磨至细度达到300目筛全部通过，再添加具有抗菌功能的陶瓷添加剂，制得料浆后，继续球磨，直至料浆比重控制在1.92-1.95之间，最后再将球磨后的料浆通过300目筛放料，300目筛上部设置除铁棒进行除铁。

本发明所述的陶瓷是将陶瓷胚体进行素烧，采用具有抗菌功能的陶瓷釉料进行施釉，施釉后再进行釉烧，制得具有抗菌功能的陶瓷。

其中：素烧温度1200-1250℃，素烧时间18-25h；釉烧温度1080-1110℃，釉烧时间8-12h。

所述的陶瓷坯体由如下质量百分比的原料制成：骨粉40-43％、长石12-14％、石英4-6％、硬质高岭土33-37％和软质粘土4-6％。

陶瓷坯体的制备方法为：将骨粉、长石、石英、硬质高岭土和软质粘土混合均匀后，球磨至细度达到200目筛全部通过，然后再将球磨后的物料通过200目筛放料，200目筛上部设置除铁棒进行除铁，放出的物料通过滤泥机，制成含水率为23-26wt.％的泥饼，泥饼通过真空搅泥机，搅泥2-3遍，之后密闭放置5-7天，压制成型。

本发明的有益效果如下：

本发明中具有抗菌功能的陶瓷添加剂由氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、香草醛、抗菌肽、磷酸银、粘合剂PVA和电气石制成。其中磷酸银、氧化铜、氧化锌作为抗菌类组分能与大肠杆菌等菌类接触反应，造成微生物破坏或产生功能障碍，此种抗菌类组分对大肠杆菌等菌类的灭杀作用非常强烈，当微量的银、铜、锌离子到达细菌细胞膜时，因细胞膜带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，银、铜、锌离子穿透细菌细胞膜进入细胞内，并与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。银、铜、锌离子还能破坏细菌的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统导致菌类灭亡。

抗菌肽对葡萄球菌、真菌、肿瘤菌等菌类的抑制杀伤作用非常明显。抗菌肽能够对银铜锌系等抗菌类组分不能灭杀的某些菌类起到有力的补充杀伤作用，抗菌肽可直接作用于菌类的线粒体，使线粒体出现空洞，肿胀脱落或不规则排列；同时抗菌肽具有很强的穿透性，到达肿瘤菌等菌类的细胞核，直接使该菌类的DAN出现断裂直至死亡。银铜锌系抗菌类组分和抗菌肽的完美结合，几乎使各种菌类难以成活，两者在室温和高温下都可以发挥良好地灭杀细菌的作用。

电气石可以释放微量的红外线，红外线直接穿透细菌的细胞膜，也可以在一定程度上灭杀细菌。磷酸银中的磷酸根的作用是载体，可以有效的承载各个杀菌的组分。氧化锆一定程度上起到稳定各个组分功能的作用，使抗菌能力持久有效。磷酸二氢铵在釉料中主要是载体作用，使得银离子可以很好地和磷酸根结合，具有非常强的稳定性，碳酸锂是一种强助熔剂，使抗菌釉料具有低的熔融效果。

以上各个组分中，锌是优良的抗菌剂，其抗菌作用主要是基于金属离子的溶出和光催化效应。铜锌氧化物对大肠杆菌的抑菌率达到95％以上，其机理主要是，铜的加入使氧化锌形成了新能级，不仅降低了其光激发能量，拓宽了可见光响应范围，大大降低了载流子的复合率，大量分离的电子和空穴在材料表面与溶液中的水和氧发生氧化还原反应，产生了羟基自由基，活性氧等氧化能力极强的活性物质，可破坏细菌的细胞壁和细胞膜，从而抑制细菌的生长繁殖。

当温度低于室温或者更低的时候，香草醛就可以发挥一定程度的杀灭细菌的作用，香草醛是一种有机物质，可以作用于细菌的细胞膜使其丧失活力，补充了银铜锌系抗菌类组分和抗菌肽在环境和温度不利的条件下的缺失。且香草醛所带的羟基和醛基以及产生的羟基自由基、活性氧共同作用，抑制细菌的生长。本发明制备时，先将香草醛、抗菌肽、磷酸银混合，使得香草醛、抗菌肽在磷酸根载体上分散均匀，大大提高了抗菌效果。

本发明的陶瓷釉料及其制备的陶瓷具有良好的杀菌抗菌作用；再通过合理的配方搭配，互为协调，互为影响，互为作用，从而达到稳定的协同增效的强烈效果，使接触陶瓷表面的各种菌类从根本上没有成活留存的环境和条件而导致灭亡消失，保证了饮食的安全卫生，也延长了饮食的储存时间。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

(1)具有抗菌功能的陶瓷釉料：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为8％；其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌6％、氧化铜8％、磷酸二氢铵11.5％、碳酸锂9％、氧化锆9％、香草醛11％、抗菌肽25％、磷酸银15％、粘合剂PVA1.5％、电气石4％。

(2)具有抗菌功能的陶瓷添加剂的制备方法：先将香草醛、抗菌肽、磷酸银混合均匀后，再加入氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石，球磨得到粒径为1-6微米的具有抗菌功能的陶瓷添加剂。

(3)陶瓷釉料基料由以下质量百分比的原料按照以下步骤制成：将长石21％、石英23％、硼酸11％、硼砂13％、氢氧化铝5％、熟滑石6％、碳酸钡5％、氧化锌8％、碳酸锶6％、碳酸锂2％混匀，粉碎至25目，于1590℃熔化，水淬后制成熔块备用。

(4)具有抗菌功能的陶瓷釉料的制备方法：先将陶瓷釉料基料球磨至细度达到300目筛全部通过，再添加具有抗菌功能的陶瓷添加剂，制得料浆后，继续球磨，直至料浆比重控制在1.92-1.95之间，如果比重稍微偏小，则需要料浆放置沉淀后渐放出多余的水，如果比重稍微偏大，则需要加水或者添加适量稀释剂直至比重达到合理的范围为止。最后再将经球磨后的料浆通过300目筛放料，300目筛上部设置除铁棒进行除铁。

(5)具有抗菌功能的陶瓷，包括陶瓷胚体，陶瓷坯体由如下质量百分比的原料制成：骨粉42％、长石13％、石英5％、硬质高岭土35％和软质粘土5％。

陶瓷坯体的制备方法：将骨粉、长石、石英、硬质高岭土和软质粘土混合均匀后，球磨至细度达到200目筛全部通过，然后再将球磨后的物料通过200目筛放料，200目筛上部设置除铁棒进行除铁，放出的物料通过滤泥机，制成含水率为25wt.％的泥饼，泥饼通过真空搅泥机，搅泥2遍，之后密闭放置6天，压制成型，备用；

素烧：将陶瓷坯体于1230℃下，素烧22h；

釉烧：素烧完成后，采用具有抗菌功能的陶瓷釉料对陶瓷坯体进行施釉，施釉后再进行釉烧，釉烧温度1100℃，釉烧时间10h，制得具有抗菌功能的陶瓷。

实施例2

(1)具有抗菌功能的陶瓷釉料：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为5％；其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌5％、氧化铜7％、磷酸二氢铵10％、碳酸锂8％、氧化锆8％、香草醛12％、抗菌肽30％、磷酸银16％、粘合剂PVA1％、电气石3％。

(3)陶瓷釉料基料由以下质量百分比的原料按照以下步骤制成：将长石21％、石英23％、硼酸11％、硼砂13％、氢氧化铝5％、熟滑石6％、碳酸钡5％、氧化锌8％、碳酸锶6％、碳酸锂2％混匀，粉碎至15目，于1550℃熔化，水淬后制成熔块备用。

(5)所述的具有抗菌功能的陶瓷，包括陶瓷胚体，陶瓷坯体由如下质量百分比的原料制成：骨粉43％、长石12％、石英4％、硬质高岭土37％和软质粘土4％。

陶瓷坯体的制备方法：将骨粉、长石、石英、硬质高岭土和软质粘土混合均匀后，球磨至细度达到200目筛全部通过，然后再将球磨后的物料通过200目筛放料，200目筛上部设置除铁棒进行除铁，放出的物料通过滤泥机，制成含水率为23wt.％的泥饼，泥饼通过真空搅泥机，搅泥3遍，之后密闭放置5天，压制成型，备用；

素烧：将陶瓷坯体于1200℃下，素烧25h；

釉烧：素烧完成后，采用具有抗菌功能的陶瓷釉料对陶瓷坯体进行施釉，施釉后再进行釉烧，釉烧温度1080℃，釉烧时间12h，制得具有抗菌功能的陶瓷。

实施例3

(1)具有抗菌功能的陶瓷釉料：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为10％；其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌7％、氧化铜9％、磷酸二氢铵12％、碳酸锂10％、氧化锆10％、香草醛10％、抗菌肽21％、磷酸银13％、粘合剂PVA3％、电气石5％。

(3)陶瓷釉料基料由以下质量百分比的原料按照以下步骤制成：将长石21％、石英23％、硼酸11％、硼砂13％、氢氧化铝5％、熟滑石6％、碳酸钡5％、氧化锌8％、碳酸锶6％、碳酸锂2％混匀，粉碎至30目，于1620℃熔化，水淬后制成熔块备用。

(5)所述的具有抗菌功能的陶瓷，包括陶瓷胚体，陶瓷坯体由如下质量百分比的原料制成：骨粉42％、长石13％、石英5％、硬质高岭土35％和软质粘土5％。

陶瓷坯体的制备方法：将骨粉、长石、石英、硬质高岭土和软质粘土混合均匀后，球磨至细度达到200目筛全部通过，然后再将球磨后的物料通过200目筛放料，200目筛上部设置除铁棒进行除铁，放出的物料通过滤泥机，制成含水率为26wt.％的泥饼，泥饼通过真空搅泥机，搅泥3遍，之后密闭放置6天，压制成型，备用；

素烧：将陶瓷坯体于1250℃下，素烧18h；

釉烧：素烧完成后，采用具有抗菌功能的陶瓷釉料对陶瓷坯体进行施釉，施釉后再进行釉烧，釉烧温度1110℃，釉烧时间8h，制得具有抗菌功能的陶瓷。

对比例1

仅仅步骤(2)不同，其余步骤如实施例1。

对比例1的步骤(2)：将香草醛、抗菌肽、磷酸银、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石进行球磨，得到粒径为1-6微米的陶瓷添加剂。

对比例2

仅仅步骤(2)不同，其余步骤如实施例2。

对比例2的步骤(2)：将香草醛、抗菌肽、磷酸银、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石进行球磨，得到粒径为1-6微米的陶瓷添加剂。

对比例3

仅仅步骤(2)不同，其余步骤如实施例3。

对比例3的步骤(2)：将香草醛、抗菌肽、磷酸银、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石进行球磨，得到粒径为1-6微米的陶瓷添加剂。

将实施例1-3、对比例1-3的具有抗菌功能的陶瓷制成陶瓷杯，进行检测：

1、葡萄糖杆菌实验：将实验室培育好的葡萄糖杆菌放入已做灭菌处理的自来水中，形成菌落总数为10cfu/ml的菌种液。

在普通陶瓷杯、实施例1-3陶瓷杯、对比例1-3陶瓷杯中均放入50ml葡萄糖杆菌菌种液。第二天观察菌种成活情况，用菌落分析仪检测，发现实施例1-3陶瓷杯中的细菌几乎不能成活，其细菌平均死亡率为99.9％；而普通陶瓷杯中的细菌均依旧成活，细菌死亡率为0％；对比例1-3陶瓷杯中的细菌平均死亡率为52.5％，这说明本发明得到的具有抗菌功能的陶瓷制品杀菌效果良好，保证了食品和饮品的安全性。

2、大肠杆菌实验：将实验室培育好的大肠杆菌放入已做灭菌处理的自来水中，形成菌落总数为8cfu/ml的菌种液。

在普通陶瓷杯、实施例1-3陶瓷杯、对比例1-3陶瓷杯中均放入50ml大肠杆菌菌种液。第二天观察菌种成活情况，用菌落分析仪检测，发现实施例1-3陶瓷杯中的细菌几乎不能成活，其细菌平均死亡率为99.9％；而普通陶瓷杯中的细菌均依旧成活，细菌死亡率为0％；对比例1-3陶瓷杯中的细菌平均死亡率为68.5％，这也说明本发明得到的具有抗菌功能的陶瓷制品杀菌效果良好，保证了食品和饮品的安全性。

3、牛奶抗菌实验：将同样的牛奶，分别置于普通陶瓷杯、实施例1-3陶瓷杯、对比例1-3陶瓷杯中，于常温保存放置。

第二天观察，普通陶瓷杯中的牛奶发出轻微的异味，而实施例1-3陶瓷杯中的牛奶无异味，对比例1-3陶瓷杯中的牛奶无异味。

再隔一天观察，普通陶瓷杯中的牛奶有变质现象，而实施例1-3陶瓷杯中的牛奶仍然保持原样，对比例1-3陶瓷杯中的牛奶有异味产生。

五天后，当实施例1-3陶瓷杯中的牛奶产生异味时，普通陶瓷杯中的牛奶表面早已长满了菌类。对比例1-3陶瓷杯中的牛奶已变质，也有大量菌类产生。

牛奶抗菌实验说明，本发明得到的具有抗菌功能的陶瓷的抗菌效果良好，延长了食品和饮品的储存时间。

以上实验均可以有力地证明本发明陶瓷具有良好的抗菌效果，杀菌效果达到99％以上。使用本发明抗菌陶瓷制品，从根本上保证了我们食品和饮品的安全性，杜绝病从口入，为人们的健康提供了一个有力可靠的安全卫生屏障，因此本发明抗菌陶瓷制品的使用会越来越广泛。

Claims

1.一种具有抗菌功能的陶瓷釉料，其特征在于：以陶瓷釉料基料100％计，具有抗菌功能的陶瓷添加剂用量为5-10％；其中，具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌5-7％、氧化铜7-9％、磷酸二氢铵10-12％、碳酸锂8-10％、氧化锆8-10％、香草醛10-12％、抗菌肽20-30％、磷酸银13-16％、粘合剂PVA 1-3％和电气石3-5％。

2.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料，其特征在于：具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌6％、氧化铜8％、磷酸二氢铵11.5％、碳酸锂9％、氧化锆9％、香草醛11％、抗菌肽25％、磷酸银15％、粘合剂PVA 1.5％和电气石4％。

3.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料，其特征在于：具有抗菌功能的陶瓷添加剂由如下质量百分比的原料制成：氧化锌5％、氧化铜7％、磷酸二氢铵10％、碳酸锂8％、氧化锆8％、香草醛12％、抗菌肽30％、磷酸银16％、粘合剂PVA 1％、电气石3％。

4.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料，其特征在于：具有抗菌功能的陶瓷添加剂的制备方法：先将香草醛、抗菌肽、磷酸银混合均匀后，再加入氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化锆、粘合剂PVA和电气石，球磨得到粒径为1-6微米的具有抗菌功能的陶瓷添加剂。

5.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料，其特征在于：陶瓷釉料基料由以下质量百分比的原料按照以下步骤制成：将长石21％、石英23％、硼酸11％、硼砂13％、氢氧化铝5％、熟滑石6％、碳酸钡5％、氧化锌8％、碳酸锶6％、碳酸锂2％混匀，粉碎至10-30目，于1550-1620℃熔化，水淬后制成熔块备用。

6.一种权利要求1-5任一所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料的制备方法，其特征在于：先将陶瓷釉料基料球磨至细度达到300目筛全部通过，再添加具有抗菌功能的陶瓷添加剂，制得料浆后，继续球磨，直至料浆比重控制在1.92-1.95之间，最后再将球磨后的料浆通过300目筛放料，300目筛上部设置除铁棒进行除铁。

7.一种采用权利要求1-5任一所述的具有抗菌功能的陶瓷釉料的陶瓷，其特征在于：将陶瓷胚体进行素烧，施釉，施釉后再进行釉烧，制得陶瓷。

8.根据权利要求7所述的陶瓷，其特征在于：素烧温度1200-1250℃，素烧时间18-25h。

9.根据权利要求7所述的陶瓷，其特征在于：釉烧温度1080-1110℃，釉烧时间8-12h。

10.根据权利要求7所述的陶瓷，其特征在于：陶瓷坯体由如下质量百分比的原料制成：骨粉40-43％、长石12-14％、石英4-6％、硬质高岭土33-37％和软质粘土4-6％。