CN112624737B - 一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法及陶瓷材料 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于陶瓷材料技术领域，提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法及陶瓷材料，该制备方法包括以下步骤：将沸石、碳酸锂进行粉磨和混合，得到混合料；将混合料置于含铜离子和银离子的溶液中进行搅拌分散，得到分散液；将分散液进行过滤后，再经干燥和煅烧处理，得到抗菌粉末；将抗菌粉末与陶瓷基料进行混合后，再进行压制成型，得到压坯；将压坯进行烧结处理后，再进行自然冷却，得到陶瓷材料。本发明实施例提供的一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，通过在陶瓷基料中添加铜离子和银离子复配，且以沸石和碳酸锂作为载体的抗菌粉末，可以显著提高陶瓷材料的抗菌性能。

Description

一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法及陶瓷材料
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法及陶瓷材料。
背景技术
陶瓷材料，是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，一般具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
其中，现有技术中用于建筑装修的陶瓷材料，通常需要满足一定的抗菌要求。然而，现有的抗菌陶瓷材料一般是通过添加银离子抗菌剂和壳聚糖等抗菌材料，这些抗菌材料易在高温烧结时失效，故存在抗菌效果较差等问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
将沸石、碳酸锂进行粉磨和混合，得到混合料；
将混合料置于含铜离子和银离子的溶液中进行搅拌分散，得到分散液；
将分散液进行过滤后，再经干燥和煅烧处理，得到抗菌粉末；
将抗菌粉末与陶瓷基料进行混合后，再进行压制成型，得到压坯；
将上述压坯进行烧结处理后，再进行自然冷却，得到所述陶瓷材料。
作为本发明实施例的一个优选方案，所述步骤中，沸石与碳酸锂的质量比为(2～5):(5～8)。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，含铜离子和银离子的溶液与混合料的质量比为(3～8):1。
作为本发明实施例的另一个优选方案，含铜离子和银离子的溶液包括硝酸银和硝酸铜，其中，硝酸银的浓度为0.1～0.5mol/L，硝酸铜的浓度为0.1～0.5mol/L。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，煅烧处理的温度为300～500℃。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，烧结处理的温度为1000～1200℃。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述抗菌粉末与陶瓷基料的质量比为(0.05～0.3):1。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述陶瓷基料包括以下按照重量份计的组分：碳化硅5～15份、纳米二氧化钛1～10份、高岭土20～40份、石英砂20～40份。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述陶瓷基料包括以下按照重量份计的组分：碳化硅8～12份、纳米二氧化钛3～7份、高岭土25～35份、石英砂25～35份。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述制备方法制得的陶瓷材料。
本发明实施例提供的一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，通过在陶瓷基料中添加铜离子和银离子复配的抗菌粉末，可以显著提高陶瓷材料的抗菌性能。其中，本发明以沸石作为铜离子和银离子的载体，并添加有具有一定抗菌性的低熔点的碳酸锂，可以在高温烧结时辅助其他组分的分散和结合，以有效提高陶瓷材料的抗菌性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照2:8的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与300g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.1mol/L，硝酸铜的浓度为0.1mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和300℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅50g、纳米二氧化钛10g、高岭土400g、石英砂400g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.05:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1000℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例2
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照5:8的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与800g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.5mol/L，硝酸铜的浓度为0.5mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和500℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅150g、纳米二氧化钛100g、高岭土200g、石英砂200g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.3:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1200℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例3
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与400g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.2mol/L，硝酸铜的浓度为0.4mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和350℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅60g、纳米二氧化钛90g、高岭土250g、石英砂350g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.1:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1050℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例4
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照4:6的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与700g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.4mol/L，硝酸铜的浓度为0.2mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和450℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅140g、纳米二氧化钛20g、高岭土350g、石英砂250g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.25:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1150℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例5
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅80g、纳米二氧化钛30g、高岭土350g、石英砂350g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例6
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅120g、纳米二氧化钛70g、高岭土250g、石英砂250g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例7
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅120g、纳米二氧化钛30g、高岭土350g、石英砂250g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例8
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅120g、纳米二氧化钛30g、高岭土350g、石英砂250g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例9
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅85g、纳米二氧化钛65g、高岭土280g、石英砂320g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
实施例10
该实施例提供了一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到具有优良抗菌性的陶瓷材料。
对比例1(相比于实施例10，不添加有碳酸锂)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石进行粉磨，得到沸石粉。
S2、将100g的沸石粉与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
对比例2(相比于实施例10，不添加有沸石)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将碳酸锂进行粉磨，得到碳酸锂粉末。
S2、将100g的碳酸锂粉末与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
对比例3(相比于实施例10，不添加有沸石和碳酸锂)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S2、将100g的上述陶瓷基料与500g的含铜离子和银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子和银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.3mol/L，硝酸铜的浓度为0.3mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到混合粉末。
S4、将上述混合粉末进行压制成型，得到压坯。
S5、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
对比例4(相比于实施例10，不添加有银离子)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含铜离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含铜离子的溶液中，硝酸铜的浓度为0.6mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
对比例5(相比于实施例10，不添加有铜离子)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将100g的上述混合料与500g的含银离子的溶液以1000rpm的转速进行搅拌分散，得到分散液；其中，含银离子的溶液中，硝酸银的浓度为0.6mol/L。
S3、将上述分散液进行过滤后，再经100℃干燥和400℃的煅烧处理，并自然冷却至室温，即可得到抗菌粉末。
S4、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S5、将上述抗菌粉末与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S6、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
对比例6(相比于实施例10，不添加有铜离子和银离子)
该对比例提供了一种陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将沸石、碳酸锂按照3:7的质量比进行粉磨和混合，得到混合料。
S2、将碳化硅100g、纳米二氧化钛50g、高岭土300g、石英砂300g进行粉磨和混合，得到陶瓷基料。
S3、将上述混合料与上述陶瓷基料按照0.2:1的质量比进行混合后，再进行压制成型，得到压坯。
S4、将上述压坯置于1100℃的温度下进行烧结处理后，再进行自然冷却，即可得到陶瓷材料。
将上述实施例8～10以及对比例1～6制得的陶瓷材料分别按照下述方法进行抗菌实验：
首先，分别取大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌配制成含菌量为5×106cfu/mL的菌种悬浮液；接着，将上述配制好的菌种悬浮液均匀地涂覆在经清洗后的上述各个陶瓷材料上，并用培养皿遮住陶瓷材料上的菌种悬浮液，然后置于温度为25℃、湿度为80％的环境下储放12h后，再用稀释平板涂布法计算陶瓷材料上的活菌数，并记录结果，其结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002888358190000131
Figure BDA0002888358190000141
从表1可以看出，本发明实施例提供通过在陶瓷基料中添加铜离子和银离子复配，且以沸石和碳酸锂作为载体的抗菌粉末，可以显著提高陶瓷材料的抗菌性能。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将沸石、碳酸锂进行粉磨和混合，得到混合料；
将混合料置于含铜离子和银离子的溶液中进行搅拌分散，得到分散液；
将分散液进行过滤后，再经干燥和煅烧处理，得到抗菌粉末；
将抗菌粉末与陶瓷基料进行混合后，再进行压制成型，得到压坯；
将上述压坯进行烧结处理后，再进行自然冷却，得到所述陶瓷材料；
所述步骤中，沸石与碳酸锂的质量比为(2~5):(5~8)；含铜离子和银离子的溶液与混合料的质量比为(3~8):1；含铜离子和银离子的溶液包括硝酸银和硝酸铜，其中，硝酸银的浓度为0.1~0.5mol/L，硝酸铜的浓度为0.1~0.5mol/L；煅烧处理的温度为300~500℃；烧结处理的温度为1000~1200℃；所述抗菌粉末与陶瓷基料的质量比为(0.05~0.3):1。
2.根据权利要求1所述的一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基料包括以下按照重量份计的组分：碳化硅5~15份、纳米二氧化钛1~10份、高岭土20~40份、石英砂20~40份。
3.根据权利要求2所述的一种具有优良抗菌性的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基料包括以下按照重量份计的组分：碳化硅8~12份、纳米二氧化钛3~7份、高岭土25~35份、石英砂25~35份。
4.一种如权利要求1~3中任一项所述制备方法制得的陶瓷材料。
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