CN111875297A - 基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法及其抗菌人造石 - Google Patents

基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法及其抗菌人造石 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法及其抗菌人造石，一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括制备多孔方石英粉、附着杀菌离子、覆载二氧化硅凝胶层、球磨和压制和热固化处理步骤。本技术方案提出一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，有利于提高人造石的抗菌率，且制备过程能耗低，成本低，以克服现有技术中的不足之处。进而提出一种上述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备的抗菌人造石，其抗菌效果好。

Description

基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法及其抗菌人造石
技术领域
本发明涉及抗菌人造石领域，尤其涉及一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法及其抗菌人造石。
背景技术
随着石材的技术进步，消费者开始对石材在家居环境的影响要求越来越高，特别是具有杀菌抗菌功能的石材在国外已经很普及和对石材的一个基本要求。
在现有制造抗菌人造石的技术中，广泛采用直接使用树脂为杀菌抗菌剂的载体，也有使用玻璃和沸石为杀菌抗菌剂的载体，但还未使用多孔状方石英作为杀菌抗菌剂载体。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，有利于提高人造石的抗菌率，且制备过程能耗低，成本低，以克服现有技术中的不足之处。
本发明的另一个目的在于提出一种上述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备的抗菌人造石，其抗菌效果好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为6～8，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石。
优选的，按照质量比，所述硅藻土、所述氟硅酸钠和所述氯化钠溶液的混合比例为(400～600)：(3～7)：600，且所述氯化钠溶液的的浓度为15～17％。
优选的，按照质量百分比，所述硅藻土的二氧化硅含量≥88％，且所述硅藻土的氧化铁含量≤3％。
优选的，在制备多孔方石英粉的步骤中，所述多孔方石英粉的焙烧温度为800～1000℃，且所述多孔方石英粉的焙烧时间为11～13h。
优选的，在附着杀菌离子的步骤中，按照质量比，所述硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：(100～200)。
优选的，在球磨步骤中，所述抗菌微粉的细度为180～220目。
优选的，按照质量比，所述抗菌微粉、所述人造石填料和所述粘结剂的混合比例为(8～10)：(75～80)：(13～15)。
优选的，按照质量份数，所述粘结剂由以下原料组分组成：不饱和树脂8～12份、固化剂1～2份、促进剂0～1份和偶联剂1～2份。
优选的，所述不饱和树脂为邻苯型不饱和树脂，所述固化剂为辛酸钴，所述促进剂为过氧化甲乙酮，所述偶联剂为KH570；
所述人造石填料为石英石填料、大理石填料或长石填料中的任意一种。
一种抗菌人造石，使用上述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备而成。
本发明的有益效果：本技术方案提出一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，有利于提高人造石的抗菌率，且制备过程能耗低，成本低，以克服现有技术中的不足之处。进而提出一种上述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备的抗菌人造石，其抗菌效果好。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法的制备多孔方石英粉步骤中多孔方石英粉的X-射线衍射图谱。
具体实施方式
一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为6～8，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石。
在制造杀菌抗菌人造石材技术中，广泛采用直接使用树脂为杀菌抗菌剂的载体，也有使用玻璃和沸石为杀菌抗菌剂的载体，并没有使用多孔状方石英为杀菌抗菌剂载体的技术方案。
本技术方案，一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，采用廉价的多孔状、比表面积大、对各种金属离子吸附性能强、化学稳定性高的硅藻土为原料经过烧结后，使硅藻土中二氧化硅(SiO2玻璃态)的非晶态转变成方石英(SiO2四方相)的晶相结构，在保持着硅藻土原有的多孔隙和吸附性能的前提下，经过烧结的硅藻土的硬度从原来1～1.5的莫氏硬度，而转变为方石英后的莫氏硬度提高到6～6.5，且其密度达到可1.3～1.45g/cm3,比表面积达到30～40m2/g，如图1所示。由于硅藻土经过烧结得到的多孔状方石英保留了硅藻土的对各种金属离子的吸附性能，使用它可以作为较好的杀菌离子的载体。方石英晶体颗粒表面多孔性的提高，有利于存储大量的杀菌离子，从而保证杀菌离子的释放浓度和缓释能力。方石英晶体的强度及硬度的提高，有利于避免硅藻土的引入影响人造石的质量。进一步地，氟硅酸钠和氯化钠是矿化剂，将氟硅酸钠和氯化钠与硅藻土一起进行烧制，有利于降低方石英相的转化温度，从而能有效降低制备过程中的能源消耗和生产成本。
进一步地，本技术方案将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，可得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，由于方石英粉的多孔性，使得杀菌离子可以更多、更好地附着在方石英粉的表面，有利于进一步提高抗菌微粉的杀菌效果。
更进一步地，本技术方案还在附着杀菌离子的多孔方石英粉上覆载二氧化硅凝胶层作为杀菌离子的载体，使得载体粉末表面中溶出性杀菌离子后，在二氧化硅凝胶层的作用下集中保留在载体表面，由于抗菌微粉具有较大的比表面积，并且具有较大的表面能和表面活性，使抗菌微粉在水中具有微弱的可溶性，保证杀菌离子的缓慢溶出和释放，有利于杀菌作用的持续有效。
优选的，在本技术方案的一个实施例中，覆载二氧化硅凝胶层的具体步骤为：硅酸钠溶液用1份硅酸钠加20份水配制，硝酸溶液用1份硝酸配10份水配制。将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将800～1000份附着杀菌离子的多孔方石英粉与120～250份硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，将混合物C在60℃恒温环境下陈化20分钟后，经过过滤和水洗，再在105℃恒温环境下干燥，最后粉碎成粉末状，放入600℃的马弗炉中烘烤1小时。
优选的，球磨与压制和热固化处理之间还包括活化和干燥步骤：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理；其中，所述活化溶液由以下原料组分组成：甲醇70％、水10％和表面活化剂20％。
为了让抗菌微粉在人造石原料中分散均匀，减小抗菌微粉的沉积现象，加强抗菌微粉在人造石原料中的分散和结合强度，本技术方案首先用利用活化溶液对抗菌微粉进行活化。具体地，本技术方案所采用的活化溶液包括甲醇70％、水10％和表面活化剂20％。首先，先用70％的甲醇和10％的水溶液混合形成混合液，再用醋酸将混合液的PH值调节为4～5进行稀释，然后加入20％的表面活化剂形成活化溶液，将抗菌微粉放入旋转圆筒利用活化溶液进行喷雾，最后将喷有活化溶液的抗菌粉放入110℃的烘箱干燥处理3小时。优选的，所述表面活化剂为KH570，即γ-甲基丙烯酰氧基丙级三甲氧基硅烷。
更进一步说明，按照质量比，所述硅藻土、所述氟硅酸钠和所述氯化钠溶液的混合比例为(400～600)：(3～7)：600，且所述氯化钠溶液的的浓度为15～17％。
由于在本技术方案中，氟硅酸钠和氯化钠的引入，有利于降低方石英相的转化温度，从而能有效降低制备过程中的能源消耗和生产成本，当氟硅酸钠和氯化钠的添加量过低时，不利于方石英相转化率的提高，容易导致杀菌效果的降低；当氟硅酸钠和氯化钠的添加量过高时，碱金属钠容易与硅藻土反应形成玻璃态，从而不能形成方石英相。
更进一步说明，按照质量百分比，所述硅藻土的二氧化硅含量≥88％，且所述硅藻土的氧化铁含量≤3％。
在本技术方案中，需选用二氧化硅含量在88％或以上的硅藻土，若本技术方案选用二氧化硅含量小于88％的硅藻土时，烧制过程中容易造成玻璃相的出现，从而导致方石英转化率的下降甚至不产生方石英相。
进一步地，在本发明的技术方案中，还选用了氧化铁含量在0.3％以下的硅藻土，当硅藻土中的氧化铁含量过高时，容易导致烧制后的方石英白度低，不能满足生产商或消费者对白色或者浅色抗菌人造石的要求。
更进一步说明，在制备多孔方石英粉的步骤中，所述多孔方石英粉的焙烧温度为800～1000℃，且所述多孔方石英粉的焙烧时间为11～13h。
多孔方石英的比表面积主要是硅藻土的原始的松散性、颗粒不规则性、多孔性存在保留的，随着烧结温度的变化或者保温时间的变化孔径的大小和数量均会产生变化，从而导致抗菌微粉比表面积的一同变化。
为了使烧制后的多孔方石英粉具有一定的孔隙率，有利于杀菌离子的附着，保证抗菌微粉的杀菌效果，本技术方案将多孔方石英粉的焙烧温度限定为800～1000℃，且多孔方石英粉的焙烧时间限定为11～13h。
优选的，在制备多孔方石英粉的步骤中，所述多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，且所述多孔方石英粉的焙烧时间为12h。
更进一步说明，在附着杀菌离子的步骤中，按照质量比，所述硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：(100～200)。
在本技术方案的一个实施例中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：(100～200)，有利于多孔方石英粉更好、更多地附着杀菌离子，从而确保抗菌微粉的杀菌效果。
更进一步说明，在球磨步骤中，所述抗菌微粉的细度为180～220目。
在本发明的技术方案中，将抗菌微粉的细度限定为180～220目，将抗菌微粉引入人造石一方面可作为杀菌剂使用，保证较佳的杀菌效果，另一方面，也作为一种石材的填料进行使用，有利于提高抗菌微粉的适用性。
优选的，所述抗菌微粉的细度为200目。
更进一步说明，按照质量比，所述抗菌微粉、所述人造石填料和所述粘结剂的混合比例为(8～10)：(75～80)：(13～15)。
在本技术方案中，将抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例限定为(8～10)：(75～80)：(13～15)，有利于抗菌人造石达到最佳的杀菌效果。
更进一步说明，按照质量份数，所述粘结剂由以下原料组分组成：不饱和树脂8～12份、固化剂1～2份、促进剂0～1份和偶联剂1～2份。
本技术方案中的粘结剂由不饱和树脂、固化剂、促进剂和偶联剂组成，不饱和树脂是人造石最主要的粘结剂成分，它负责将人造石填料粘结为具有高强度的石材。固化剂也叫引发剂，主要是能分解后，产生自由基以引发不饱和树脂中苯乙烯单体与不饱和树脂产生聚合反应形成热固性树脂。促进剂可以帮助固化剂加快固化反应，缩短固化时间。偶联剂起到将无机材料处理表面活化后与有机树脂结合的作用。
更进一步说明，所述不饱和树脂为邻苯型不饱和树脂，所述固化剂为辛酸钴，所述促进剂为过氧化甲乙酮，所述偶联剂为KH570；
所述人造石填料为石英石填料、大理石填料或长石填料中的任意一种。
不饱和树脂一般有邻苯型、间苯型和对苯型，本技术方案使邻苯型不饱和树脂，有利于将人造石填料粘结为具有高强度的石材，且成本低，效果好。
促进剂也叫加速剂和活化剂，用于促进固化剂分解反应，本技术方案中在粘结剂配方中加入辛酸钴作为促进剂，有利于使固化剂产生足够的游离自由基，满足固化反应需要。
由于本技术方案要生产的是人造石，其主要成分为二氧化硅，为了偶联剂与原料相匹配，本技术方案中采用KH570(γ-甲基丙烯酰氧基丙级三甲氧基硅烷)作为偶联剂。
进一步地，本技术方案中的人造石填料可以为石英石填料、大理石填料或长石填料中的任意一种。
优选的，石英石填料包括以下原料组分：石英砂60～75份和石英粉25～35份和无机金属氧化物着色剂0～5份，且所述石英砂的细度≤100目，所述石英粉的细度≥325目；大理石填料包括以下原料组分：
具体地，本技术方案的石英石填料由细度≤100目的石英砂和细度≥325目石英粉进行颗粒目数级配，有利于确保石英石具有最小的空隙，这样一方面增强了石英石的硬度和强度，同时也减少了不饱和树脂的使用量，降低了石英石的生产成本。石英石填料还包括无机金属氧化物着色剂0～5份，可对人造石对到着色作用，提高消费者的使用体验。更优选的，所述无机金属氧化物着色剂为氧化铁。
优选的，大理石填料包括以下原料组分：大理石粉60～70份、石灰石砂60～75份、方解石砂60～75份、白云石砂60～75份，大理石粉25～40份、石灰石粉25～40份、方解石粉25～40份、白云石粉25～40份、钛白粉0～3份、无机金属氧化物着色剂0～4份和碳粉0～2份。
优选的，长石填料包括以下原料组分：长石砂40～75份、大理石砂20～40份、石英砂0～30份、长石粉25～40份、大理石粉0～30份、石英粉0～20份、钛白粉0～5份、无机金属氧化物着色剂0～6份和碳粉0～4份。
一种抗菌人造石，使用上述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备而成。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例组1-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，且其氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例按下列实施例所示，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
实施例1-1：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为400：3：600；
实施例1-2：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600；
实施例1-3：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为600：7：600；
实施例1-4：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为400：7：600；
实施例1-5：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为600：3：600；
分别采用上述不同混合比例的混合物A制备抗菌微粉和抗菌人造石，通过镜检对抗菌微粉的比表面积进行检测，并按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表1所示：
表1实施例组1中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000111
通过实施例组1的测试结果可知，由本实施例制备的抗菌微粉的比表面积可达到30m2/g以上，证明其吸附杀菌离子的效果较好，利用其制备的抗菌人造石针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌抗菌率均大于99％，针对白色念珠菌的杀菌抗菌率均达到95％以上，该抗菌人造石的杀菌效果较好。
对比例组1-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，且其氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例按下列实施例所示，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
对比例1-1：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为200：5：600；
对比例1-2：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为800：5：600；
对比例1-3：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：1：500；
对比例1-4：硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：10：700；
分别采用上述不同混合比例的混合物A制备抗菌微粉和抗菌人造石，通过镜检对抗菌微粉的比表面积进行检测，并按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表2所示：
表2对比例组1中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000131
通过对比例组1的测试结果可知，在本技术方案中，氟硅酸钠和氯化钠的引入，有利于降低方石英相的转化温度，从而能有效降低制备过程中的能源消耗和生产成本。在相同焙烧温度和时间的前提下，当氟硅酸钠和氯化钠的添加量过低时，不利于方石英相转化率的提高，容易导致杀菌率的降低；当氟硅酸钠和氯化钠的添加量过高时，碱金属钠容易与硅藻土反应形成玻璃态，从而不能形成方石英相。
实施例组2-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，且其氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例按下列实施例所示，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
实施例2-1：抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为5：78：14；
实施例2-2：抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为8：78：14；
实施例2-3：抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为10：78：14；
实施例2-4：抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为20：78：14；
分别采用上述不同混合比例制备抗菌人造石，按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表3所示：
表3实施例组2中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000141
Figure BDA0002630268140000151
通过实施例1-2和实施例组2的测试结果可知，在本技术方案中，将抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例限定为(8～10)：(75～80)：(13～15)，有利于抗菌人造石达到最佳的杀菌效果。
实施例组3-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量和氧化铁含量按照下列实施例所示，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
实施例3-1：硅藻土的二氧化硅含量为80％、氧化铁含量2％；
实施例3-2：硅藻土的二氧化硅含量为88％、氧化铁含量2％；
实施例3-3：硅藻土的二氧化硅含量为95％、氧化铁含量2％；
分别采用上述硅藻土制备制备抗菌微粉和抗菌人造石，通过镜检对抗菌微粉的比表面积进行检测，并按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表4所示：
表4实施例组3中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000161
通过实施例1-2和实施例组3的测试结果可知，在本技术方案中，需选用二氧化硅含量在88％或以上的硅藻土，若本技术方案选用二氧化硅含量小于88％的硅藻土时，烧制过程中容易造成玻璃相的出现，从而导致方石英转化率的下降甚至不产生方石英相，最终影响抗菌人造石的杀菌效果。
实施例组4-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度和时间按照下列实施例所示；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
实施例4-1：多孔方石英粉的焙烧温度为500℃，焙烧时间为12h；
实施例4-2：多孔方石英粉的焙烧温度为800℃，焙烧时间为12h；
实施例4-3：多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为10h；
实施例4-4：多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为11h；
实施例4-5：多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为13h；
实施例4-6：多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为15h；
分别采用上述硅藻土制备抗菌微粉和抗菌人造石，通过镜检对抗菌微粉的比表面积进行检测，并按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表5所示：
表5实施例组4中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000181
通过实施例1-2和实施例组4的测试结果可知，多孔方石英的比表面积主要是硅藻土的原始的松散性、颗粒不规则性、多孔性存在保留的，随着烧结温度的变化或者保温时间的变化孔径的大小和数量均会产生变化，从而导致抗菌微粉比表面积的一同变化。
当多孔方石英粉的焙烧温度过低或焙烧时间过短时，容易导致方石英转化率的下降，从而不利于使用其制备的抗菌人造石抗菌率的降低；当多孔方石英粉的焙烧时间过长时，方石英相的转化已结束，但此时却仍然对混合物A进行焙烧，容易导致抗菌微粉的比表面积的下降，不利于杀菌效果的提升，而且还会造成能源的损耗。
实施例组5-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，且其氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为7，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成下列实施例细度的抗菌微粉；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
实施例5-1：抗菌微粉的细度为150目；
实施例5-2：抗菌微粉的细度为180目；
实施例5-3：抗菌微粉的细度为220目；
实施例5-4：抗菌微粉的细度为250目；
分别采用上述抗菌微粉制备抗菌人造石，按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，其结果如表6所示：
表6实施例组5中不同抗菌人造石的性能测试结果
Figure BDA0002630268140000201
通过实施例1-2和实施例组5的测试结果可知，在本发明的技术方案中，将抗菌微粉的细度限定为180～220目，将抗菌微粉引入人造石一方面可作为杀菌剂使用，保证较佳的杀菌效果，另一方面，也作为一种石材的填料进行使用，有利于提高抗菌微粉的适用性。
对比例2-一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉，其中，硅藻土的二氧化硅含量为90％，且其氧化铁含量为2％，硅藻土、氟硅酸钠和氯化钠溶液的混合比例为500：5：600，氯化钠溶液的浓度为16％，多孔方石英粉的焙烧温度为1000℃，焙烧时间为12h；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉，其中，硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：150；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉，且抗菌微粉的细度为200目；
活化和干燥：利用活化溶液对抗菌微粉进行活化后，放入烘箱内进行干燥处理，其中，活化溶液由甲醇70％、水10％和KH570将20％组成；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石，其中，抗菌微粉、人造石填料和粘结剂的混合比例为9：78：14，且粘结剂由12份邻苯型不饱和树脂、2份固化剂辛酸钴、1份过氧化甲乙酮和2份KH570组成，人造石填料为石英石填料，且石英石填料由石英砂65份、石英粉33份和氧化铁2份组成。
按照上述方法制备抗菌微粉和抗菌人造石，通过镜检对抗菌微粉的比表面积进行检测，并按照抗菌陶瓷制品的抗菌性能检测方法JC/T897-2014对获得的抗菌人造石进行针对三种不同种类细菌的抗菌率测试，虽然抗菌微粉的比表面积仍然与实施例1-2的比表面积相同，为40m2/g，但使用该抗菌微粉制备的抗菌人造石针对金色葡萄球菌的抗菌率为96.8％，针对白色念球菌的抗菌率为93.7％，针对金色葡萄球菌的抗菌率为96.2％。
通过实施例1-2和对比例2的测试结果可知，本技术方案在附着杀菌离子的多孔方石英粉上覆载二氧化硅凝胶层作为杀菌离子的载体，使得载体粉末表面中溶出性杀菌离子后，在二氧化硅凝胶层的作用下集中保留在载体表面，由于抗菌微粉具有较大的比表面积，并且具有较大的表面能和表面活性，使抗菌微粉在水中具有微弱的可溶性，保证杀菌离子的缓慢溶出和释放，有利于杀菌作用的持续有效，能更进一步地提升抗菌人造石的杀菌效果。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备多孔方石英粉：将硅藻土和氟硅酸钠混合，将氯化钠溶液与混合后的硅藻土和氟硅酸钠进行混合搅拌，形成混合物A，待混合物A干燥后焙烧，得到多孔方石英粉；
附着杀菌离子：将硝酸银和硝酸锌混合后，加水配置成杀菌溶液，将多孔方石英粉浸渍在杀菌溶液中，浸渍完毕后，对多孔方石英粉进行干燥和焙烧，得到附着杀菌离子的多孔方石英粉；
覆载二氧化硅凝胶层：将硅酸钠溶液和硝酸溶液进行混合直至滴定中和反应pH值为6～8，将附着杀菌离子的多孔方石英粉与硅酸钠溶液和硝酸的混合溶液进行混合，形成混合物C，待混合物C干燥后烘烤，得到覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉；
球磨：将覆载二氧化硅凝胶层的多孔方石英粉加入球磨机进行球磨，形成抗菌微粉；
压制和热固化处理：将抗菌微粉与人造石填料、粘结剂混合，进行压制和热固化处理后形成抗菌人造石。
2.根据权利要求1所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：按照质量比，所述硅藻土、所述氟硅酸钠和所述氯化钠溶液的混合比例为(400～600)：(3～7)：600，且所述氯化钠溶液的的浓度为15～17％。
3.根据权利要求2所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：按照质量百分比，所述硅藻土的二氧化硅含量≥88％，且所述硅藻土的氧化铁含量≤3％。
4.根据权利要求1所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：在制备多孔方石英粉的步骤中，所述多孔方石英粉的焙烧温度为800～1000℃，且所述多孔方石英粉的焙烧时间为11～13h。
5.根据权利要求1所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：在附着杀菌离子的步骤中，按照质量比，所述硝酸银、硝酸锌和水的混合比例为10：30：(100～200)。
6.根据权利要求1所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：在球磨步骤中，所述抗菌微粉的细度为180～220目。
7.根据权利要求1所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：
按照质量比，所述抗菌微粉、所述人造石填料和所述粘结剂的混合比例为(8～10)：(75～80)：(13～15)。
8.根据权利要求7所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：按照质量份数，所述粘结剂由以下原料组分组成：不饱和树脂8～12份、固化剂1～2份、促进剂0～1份和偶联剂1～2份。
9.根据权利要求8所述的一种基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法，其特征在于：所述不饱和树脂为邻苯型不饱和树脂，所述固化剂为辛酸钴，所述促进剂为过氧化甲乙酮，所述偶联剂为KH570；
所述人造石填料为石英石填料、大理石填料或长石填料中的任意一种。
10.一种抗菌人造石，其特征在于：使用权利要求1～9任意一项所述基于多孔方石英粉的抗菌人造石制备方法制备而成。
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