CN112919881A - 一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法。所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：载银抗菌剂0.1‑10份、纳米氧化锌0.1‑5份、粘结剂0.1‑5份、紫砂原料80‑120份、水10‑50份。本发明制备的抗菌防霉抗病毒紫砂壶可以有效的减缓银离子的释放，使紫砂壶的抗菌抗病毒净化过程更加安全、长效。

Description

一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法
技术领域
本发明属于紫砂壶制造领域，具体涉及一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法。
背景技术
在日常生活中，空气、水体以及接触物品表面都存在细菌、真菌以及病毒等各种微生物。而当人体接触到这些微生物后，易传播并引起多种疾病。尤其是被有害微生物污染的水体，当人们饮用了不安全的水后，可引发多种疾病，因此水体污染问题已对人体健康构成严重威胁。具世界权威机构调查，在发展中国家中，有8％的疾病都与饮用不卫生的水有关。因此，有效去除水体中的有害微生物对于人体健康至关重要。
为满足人们对健康水体的需求，研发工作者已开发出各种抗菌材料，包括有机抗菌材料、无机抗菌材料以及天然抗菌材料等。其中，无机抗菌材料具有化学性能稳定、无毒无害等性能被广泛应用于多种抗菌领域，如抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌涂料等。常见的无机抗菌材料主要利用银、锌、铜等金属离子的杀菌和抑菌能力。
紫砂壶是艺术性和实用性的完美结合，加上紫砂壶泡茶的好处与中国茶禅一味的文化，又增添了紫砂高贵典雅的特性。紫砂壶的实用性在于泡茶煮茶，具有较高的气孔率，使其具有透气性好的优点。然而在长期使用和收藏过程中，如果处理不当仍然存在滋生各种细菌霉菌等问题，从而影响紫砂壶的美观及使用价值，存在危害人体健康的潜在风险。
CN111410510A公开了一种种抗菌紫砂壶的制造工艺，包括以下步骤：S1、选取原料，其包括以下重量份的的物质：桂宝石3-8份、麦饭石12-20份、海鸥石3-9份、载银碳纳米管/硅藻土2-6份、载银凹凸棒土3-5份、其余为紫砂泥；S2、将各个原料混合，和水混练，得到泥料，然后将泥料制成紫砂壶坯体；S3、真空干燥：将制好的紫砂壶坯体置于真空下于100-800℃内干燥；S4、真空焙烧。该发明虽具有优异的抗菌性能和抗菌持久性，然而该紫砂壶坯体仅能置于1100℃以下进行烘烤，当温度较高时抗菌剂很容易分解，抗菌能力有所降低。
CN106518006A公开了一种原位复合抗菌过滤陶瓷及其制备方法和应用。所述复合抗菌过滤陶瓷由硅藻土、羟基磷灰石、紫砂、银和粘结剂组成，位于硅藻土表面及孔隙中。本发明在水热条件下实现纳米银与多孔硅藻土的复合、银与羟基磷灰石的复合以及载银羟基磷灰石与多孔硅藻土的复合，然而该材料仍然存在银离子化学稳定性较差，容易分解的问题。
因此，开发一种能够长效抗菌防霉抗病毒紫砂壶是本领域研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法。本发明有效地针对目前紫砂壶存在滋生细菌、霉菌等不足及潜在风险，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶具有较高的化学稳定性，且具有一定的耐酸碱、耐高温特性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000021
Figure BDA0002977090920000031
在本发明中，载银抗菌剂主要是通过离子交换法得到的，银离子占据了载体中其他离子的部分位置，因此具有较高的化学稳定性，具有一定的耐酸碱、耐高温特性。本发明通过利用无机载银抗菌剂作为有效抗菌防霉抗病毒成分，结合该抗菌剂优异的耐高温特性，将其与紫砂泥料混合，使抗菌银离子可以缓慢释放，实现紫砂壶制品高效、持久其安全的抗菌防霉抗病毒功效。同时，纳米氧化锌具有光催化活性和高比表面积的性质，能够产生强氧化性的负离子氢氧自由基和过氧离子，直接损伤细菌，与载银抗菌剂相互配合，协同增效，进一步增强长效杀菌防霉的能力。
其中，载银抗菌剂为0.1-10份，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。
其中，纳米氧化锌为0.1-5份，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。
其中，粘结剂为0.1-5份，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。
其中，紫砂原料为80-120份，例如可以是80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份等。
其中，水为10-50份，例如可以是10份、12份、15份、20份、22份、25份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份等。
优选地，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000041
优选地，所述载银抗菌剂包括载银羟基磷灰石、载银磷酸盐、载银黏土矿物、载银硅酸盐或载银沸石中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述载银磷酸盐包括载银磷酸锆、载银磷酸钙或载银磷酸钛盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述载银抗菌剂为质量比为(1-3):(2-5)的载银羟基磷灰石和载银磷酸盐的组合。
在本发明中，以特定比例的载银羟基磷灰石和载银磷酸盐为组合，二者相互配合，协同增效，能进一步保证抗菌银离子可以缓慢释放，从而进一步提高抗菌防霉抗病毒的功效。
其中，“1-3”例如可以是1、1.5、2、2.5、3等；
其中，“2-5”例如可以是2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。
优选地，所述粘结剂包括甲基纤维素、甲基纤维素钠或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚乙烯醇的重均分子量为400-1200，例如可以是400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200等。
优选地，所述粘结剂为质量比为(5-8):(2-5)的甲基纤维素钠和聚乙烯醇的组合。
其中，“5-8”例如可以是5、5.5、6、6.5、7、7.5、8等；
其中，“2-5”例如可以是2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将载银抗菌剂、纳米氧化锌、粘结剂、紫砂原料和水混合，进行球磨，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料进行练泥后陈化，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料进行壶型塑身成型，烘干后置于马弗炉中煅烧，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
优选地，步骤(1)中，所述球磨的转速为300-800rpm，例如可以是300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm等，所述球磨的时间为8-12h，例如可以是8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h等。
优选地，步骤(1)中，所述过筛的目数为200-400目，例如可以是200目、250目、300目、350目、400目等。
优选地，步骤(2)中，所述练泥采用真空练泥机进行，所述练泥的时间为6-12h，例如可以是6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h等。
优选地，步骤(2)中，所述陈化的温度为35-45℃，例如可以是35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃等，陈化的时间为12-24h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h等。
优选地，步骤(3)中，所述烘干的温度为40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃等。
优选地，步骤(3)中，所述煅烧具体过程为：以4-6℃/min(例如可以是4℃/min、4.5℃/min、5℃/min、5.5℃/min、6℃/min等)的升温速率升温至1000-1200℃(例如可以是1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃等)后，再在1000-1200℃(例如可以是1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃等)内保温6-12h(例如可以是6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h等)。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过利用无机载银抗菌剂作为有效抗菌防霉抗病毒成分，结合该抗菌剂优异的耐高温特性，将其与紫砂泥料混合，使抗菌银离子可以缓慢释放，实现紫砂壶制品高效、持久其安全的抗菌防霉抗病毒功效；
(2)本发明所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶对大肠、金葡的抗菌率达到99％以上，防霉等级0级，抗病毒率达到95％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000061
其中，所述载银抗菌剂为质量比为1:3的载银羟基磷灰石和载银磷酸锆的组合，所述粘结剂为质量比为5:2的甲基纤维素钠和聚乙烯醇(分子量800)的组合。
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的载银抗菌剂、纳米氧化锌、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨11h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在50℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1200℃，保温10h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
实施例2
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000071
其中，所述载银抗菌剂为质量比为1:5的载银羟基磷灰石和载银磷酸锆的组合，所述粘结剂为质量比为5:5的甲基纤维素钠和聚乙烯醇(分子量600)的组合。
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的载银抗菌剂、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨10h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在45℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1180℃，保温8h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
实施例3
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000081
其中，所述载银抗菌剂为质量比为1:2的载银羟基磷灰石和载银磷酸锆的组合，所述粘结剂为质量比为8:2的甲基纤维素钠和聚乙烯醇(分子量1000)的组合。
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的载银抗菌剂、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨9h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在55℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1150℃，保温9h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
实施例4
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述载银抗菌剂为2份的质量比为1:3的载银羟基磷灰石和载银磷酸钙的组合，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述载银抗菌剂为2份的质量比为1:3的载银羟基磷灰石和载银磷酸钛的组合，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述载银抗菌剂为2份的载银羟基磷灰石，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述载银抗菌剂为2份的载银磷酸锆，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述载银抗菌剂为2份的质量比为1:3的载银羟基磷灰石和载银沸石的组合，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例9
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述粘结剂为2份的甲基纤维素钠，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例10
本实施例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，所述粘结剂为2份的聚乙烯醇，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000101
其中，所述粘结剂为质量比为5:2的甲基纤维素钠和聚乙烯醇-1799的组合；
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的硝酸银、羟基磷灰石、纳米氧化锌、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨11h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在50℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1200℃，保温10h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶
对比例2
本对比例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，与实施例1的区别仅在于，将所述载银抗菌剂替换为等质量的硝酸银，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000111
其中，所述粘结剂为质量比为5:2的甲基纤维素钠和聚乙烯醇(聚合度800)的组合。
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的纳米氧化锌、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨11h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在50℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1200℃，保温10h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
对比例4
本对比例提供一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002977090920000112
Figure BDA0002977090920000121
其中，所述载银抗菌剂为质量比为1:3的载银羟基磷灰石和载银磷酸锆的组合，所述粘结剂为质量比为5:2的甲基纤维素钠和聚乙烯醇(聚合度800)的组合。
所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述配方量的载银抗菌剂、粘结剂加入到紫砂原料中，再加入水，然后球磨11h，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料练泥10h后，陈化18h，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料利用手工工艺用进行壶型塑身，成型后在50℃下烘干；置于马弗炉中煅烧，马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至1200℃，保温10h后，随炉自然冷却至室温，取出，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
性能测试
分别对上述实施例1-10提供的抗菌防霉抗病毒紫砂壶和对比例1-4提供的抗菌防霉抗病毒紫砂壶进行如下测试：
(1)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率测试：按照JC/T897：2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》公开的测试方法进行测定；
(2)防霉测试：按照GB/T 24128-2009测试方法进行测定；
(3)抗病毒测试：按照ISO 21702-2019测试方法进行测定；
具体测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002977090920000131
由表1测试数据可知，本发明所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶对大肠、金葡等细菌的抗菌率均达到95％以上，对H1N1、H3N2等病毒的抗病毒活性率均达到95％以上，防霉等级0级。说明本发明通过利用无机载银抗菌剂作为有效抗菌防霉抗病毒成分，结合该抗菌剂优异的耐高温特性，将其与紫砂泥料混合，使抗菌银离子可以缓慢释放，实现紫砂壶制品高效、持久其安全的抗菌防霉抗病毒功效。
由实施例1和实施例4-8的对比可知，以特定比例的载银羟基磷灰石和载银磷酸盐为组合，二者相互配合，协同增效，能进一步保证抗菌银离子可以缓慢释放，从而进一步提高抗菌防霉抗病毒的功效。
由实施例1和实施例9、10的对比可知，所述粘结剂为优选的甲基纤维素钠和聚乙烯醇的组合，二者相互配合，协同增效，能充分增强抗菌剂和紫砂原料的结合强度，从而进一步提高抗菌防霉抗病毒的功效。
由实施例1和对比例1-4的对比可知，本发明通过利用无机载银抗菌剂作为有效抗菌防霉抗病毒成分，结合该抗菌剂优异的耐高温特性，将其与紫砂泥料混合，使抗菌银离子可以缓慢释放，实现紫砂壶制品高效、持久其安全的抗菌防霉抗病毒功效。同时，纳米氧化锌具有光催化活性和高比表面积的性质，能够产生强氧化性的负离子氢氧自由基和过氧离子，直接损伤细菌，与载银抗菌剂相互配合，协同增效，进一步增强长效杀菌防霉的能力。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure FDA0002977090910000011
2.根据权利要求1所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备原料按重量份数计包括如下组分：
Figure FDA0002977090910000012
3.根据权利要求1或2所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述载银抗菌剂包括载银羟基磷灰石、载银磷酸盐、载银黏土矿物、载银硅酸盐或载银沸石中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述载银磷酸盐包括载银磷酸锆、载银磷酸钙或载银磷酸钛盐中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述载银抗菌剂为质量比为(1-3):(2-5)的载银羟基磷灰石和载银磷酸盐的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述粘结剂包括甲基纤维素、甲基纤维素钠或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚乙烯醇的重均分子量为400-1200。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述粘结剂为质量比为(5-8):(2-5)的甲基纤维素钠和聚乙烯醇的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将载银抗菌剂、纳米氧化锌、粘结剂、紫砂原料和水混合，进行球磨，再经过筛和滤水，得到泥料；
(2)将步骤(1)得到的泥料进行练泥后陈化，得到抗菌紫砂泥料；
(3)将步骤(2)得到的抗菌紫砂泥料进行壶型塑身成型，烘干后置于马弗炉中煅烧，得到所述抗菌防霉抗病毒紫砂壶。
8.根据权利要求7所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，步骤(1)中，所述球磨的转速为300-800rpm，所述球磨的时间为8-12h；
优选地，步骤(1)中，所述过筛的目数为200-400目。
9.根据权利要求7或8所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，步骤(2)中，所述练泥采用真空练泥机进行，所述练泥的时间为6-12h；
优选地，步骤(2)中，所述陈化的温度为35-45℃，陈化的时间为12-24h。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的抗菌防霉抗病毒紫砂壶，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干的温度为40-60℃；
优选地，步骤(3)中，所述煅烧具体过程为：以4-6℃/min的升温速率升温至1000-1200℃后，再在1000-1200℃内保温6-12h。
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