CN113061055A - 一种具有抗菌性的陶瓷制品及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有抗菌性的陶瓷制品及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于陶瓷与纳米材料结合应用的技术领域，具体涉及一种具有抗菌性的陶瓷制品及其制备方法和应用。本发明提供一种具有抗菌性的陶瓷制品，所述陶瓷制品的釉面具有粘合剂层和抗菌涂层；所述粘合剂层位于陶瓷和抗菌涂层之间；所述抗菌涂层的制备原料包括抗菌纳米粉体材料。通过将纳米粉体材料均匀地附着在陶瓷釉面，相比陶瓷基体和釉中添加纳米材料，提高了纳米材料在陶瓷产品上的实用功效，增强了纳米材料的使用效率。

Description

一种具有抗菌性的陶瓷制品及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷与纳米材料结合应用的技术领域，具体涉及一种具有抗菌性的陶瓷制品及其制备方法和应用。
背景技术
随着纳米技术和材料科学的发展，纳米材料以其特殊的物理、化学性能和实用功效在信息、环境、能源、环保、生物、医药等领域得到广泛应用，在高技术陶瓷材料领域也具有极大的市场应用前景。
经过调查发现，陶瓷负载纳米材料的制备工艺多以陶瓷基体和釉中添加为主，由于纳米粉体材料有较强的团聚性，在应用中添加和分散较为困难，对设备的要求较高，时间周期较长，增加了工艺成本，烧成后，处于陶瓷内部的纳米材料所拥有的性能和功效都不能很好的发挥出来。
发明内容
为此，本发明要解决的第一个技术问题是陶瓷负载纳米材料的制备工艺多以陶瓷基体和釉中添加为主，由于纳米粉体材料有较强的团聚性，在应用中添加和分散较为困难，对设备的要求较高，时间周期较长，增加了工艺成本，烧成后，处于陶瓷内部的纳米材料所拥有的性能和功效都不能很好的发挥出来。本发明提供一种使抗菌性的纳米粉体材料均匀地附着在陶瓷釉面的，抗菌性的陶瓷制品的制备方法，及由该方法制备得到的陶瓷制品。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种具有抗菌性的陶瓷制品，所述陶瓷制品的釉面具有粘合剂层和抗菌涂层；所述粘合剂层位于陶瓷和抗菌涂层之间；所述抗菌涂层的制备原料包括抗菌纳米粉体材料。
可选的，所述抗菌纳米粉体材料为一维长度为1纳米至100纳米的具有抗菌性的纳米粉体材料；
可选的，所述粘合剂的制备原料为矿物泥浆或矿物小膜花纸。
可选的，所述矿物泥浆为包含矿物粉末和纯水的混合液；纯水：矿物粉末质量比为1:5-10；矿物粉末颗粒粒径≤3μm；
矿物小膜花纸的制备方法为：取颗粒粒径≤3μm的矿物粉末与调墨油按比例混合均匀调制成瓷墨；调墨油：矿物粉末的质量比为1:1；再将瓷墨印刷到承印物上，制成小膜花纸；
将原矿料用摆振频率为800-1200周/分的振动球磨机研磨8-12小时成粉状物，即得矿物粉末；
可选的，所述印刷方式为丝网印刷；
所述矿物的成分包括：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
本发明提供一种具有抗菌性的陶瓷制品的制备方法，包括如下步骤：
S1：在陶瓷釉面形成粘合剂层，得到具有粘合剂层的陶瓷；
S2：制备纳米材料溶液：将粒子直径为1-100nm的纳米粉体材料与蒸馏水混合均匀，纳米粉体材料与蒸馏水质量配比为1:5-10，即得；
S3：将具有粘合剂层的陶瓷使用微波加热设备加热，使得具有粘合剂层的陶瓷釉面温度为100℃-150℃；
S4：将纳米材料溶液制备为喷雾均匀喷到温度为100℃-150℃的具有粘合剂层的陶瓷釉面；
S5：S4中的陶瓷釉面干燥后，进行复烧。
可选的，具有粘合剂层的陶瓷的获得方法包括如下步骤：
S11：将粘合剂覆盖于陶瓷釉面；
S12：将S11步骤中覆盖粘合剂的陶瓷进行煅烧，冷却后取出，得到具有粘合剂层的陶瓷。
可选的，S11步骤中将粘合剂覆盖于陶瓷釉面具体步骤包括：将上述的矿物泥浆均匀喷涂于陶瓷釉面或小膜花纸贴于陶瓷釉面；矿物泥浆堆积厚度为0.3-0.5mm。
可选的，S12中煅烧温度为600℃-850℃；煅烧时间为3-5小时；S5复烧的温度为600℃-650℃，时间为4-6小时。
可选的，所述矿物泥浆制备方法为：取颗粒粒径≤3μm的矿物粉末，加入纯水；搅拌均匀，制备得到矿物泥浆；纯水：矿物粉末质量比为1:5-10。
上述的陶瓷制品或上述的方法制备的陶瓷制品在制备产品中的应用；
可选的，所述产品为建筑材料、环保材料或日用品。
本发明还提供上述的产品在如下任一种中的应用：
A)净化空气；
B)优化环境；
C)净化水质；
D)隔离细菌、病毒。
本发明的技术方案具有以下优点：
1、本发明提供一种具有抗菌性的陶瓷制品，所述陶瓷制品的釉面具有粘合剂层和抗菌涂层；所述粘合剂层位于陶瓷和抗菌涂层之间；所述抗菌涂层的制备原料包括纳米粉体材料。通过将纳米粉体材料均匀地附着在陶瓷釉面，相比在陶瓷基体和釉中添加纳米材料，提高了纳米材料在陶瓷产品上的实用功效，增强了纳米材料的使用效率。
2、本发明提供一种具有抗菌性的陶瓷制品的制备方法，包括如下步骤：一种具有抗菌性的陶瓷制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在陶瓷釉面形成粘合剂层，得到具有粘合剂层的陶瓷；
S2：制备纳米材料溶液：将粒子直径为1-100nm的纳米粉体材料与蒸馏水混合均匀，纳米粉体材料与蒸馏水质量配比为1:5-10，即得；
S3：将具有粘合剂层的陶瓷使用微波加热设备加热，使得具有粘合剂层的陶瓷釉面温度为100℃-150℃；
S4：将纳米材料溶液制备为喷雾均匀喷到温度为100℃-150℃的具有粘合剂层的陶瓷釉面；
S5：S4中的陶瓷釉面干燥后，进行复烧。
上述方法具有以下几点优点：1)在陶瓷釉面负载粉体纳米材料的制备工艺，以陶瓷为载体，使纳米材料可直接接触外界，提升了纳米涂层(抗菌涂层)的性能和功效，增强了陶瓷产品的实用性及使用效率；2)蒸馏水混合纳米粉体材料，使用的蒸馏水混合主要是起到增加纳米粉体材料釉面黏性的作用；3)热效应雾化。微波加热技术与雾化技术相结合，主要是利用加热陶瓷釉面及喷雾技术使浆状纳米溶液均匀覆盖在陶瓷釉面。
3、本发明提供的具有粘合剂层的陶瓷的获得方法包括如下步骤：S11：将粘合剂覆盖于陶瓷釉面；S12：将S11步骤中覆盖粘合剂的陶瓷进行煅烧，冷却后取出，得到具有粘合剂层的陶瓷。S11步骤中将粘合剂覆盖于陶瓷釉面具体步骤包括：将矿物泥浆均匀喷涂于陶瓷釉面或小膜花纸贴于陶瓷釉面；矿物泥浆堆积厚度为0.3-0.5mm。将将矿物泥浆喷涂于陶瓷釉面或小膜花纸贴于陶瓷釉面，经过中温煅烧，会在陶瓷釉面形成孔隙，能有效负载纳米粉体材料。
具体实施方式
本发明以下实施例和实验例中，所有原料均为市售品。
实施例1
第一步：选取釉面质感为光面或哑面的陶瓷。
第二步：采用原矿料用摆振频率为1200周/分的振动球磨机研磨8小时成粉状物，即得矿物粉末；原矿料的成分为：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
第三步：将矿物粉末按下述方法制成矿物泥浆，再喷涂于陶瓷釉面釉面进行煅烧，煅烧温度为600℃，时间为3小时，冷却取出；矿物泥浆在陶瓷釉面喷涂的厚度为0.3mm。
矿物泥浆制作方法：将矿物粉末加入纯水，纯水：矿物粉末质量比为1:5，搅拌均匀，制备得到矿物泥浆。
第四步：将粒子直径为1-100nm的具有抗菌性的纳米粉体材料缓缓加入蒸馏水中，纳米粉体材料与蒸馏水质量配比为1:5，搅拌均匀，使其形成浆状纳米溶液。
第五步：陶瓷加热
采用微波加热设备对覆盖矿物泥浆的陶瓷进行二次加热，直至陶瓷釉面温度为100℃(可选的，为100℃-150℃)。
第六步：热效应雾化
采用雾化设备将浆状纳米溶液均匀雾化，即直接在温度为100℃(可选的，为100℃-150℃)的陶瓷釉面进行两次雾化处理，使纳米溶液均匀覆盖在陶瓷表面。
第七步：陶瓷釉面干燥后，进行复烧，复烧温度为600℃，时间为4小时，可使纳米材料附着在陶瓷釉面。
实施例2
第一步：选取釉面质感为光面或哑面的陶瓷。
第二步：采用原矿料用摆振频率为800周/分的振动球磨机研磨12小时成粉状物，即得矿物粉末；原矿料的成分为：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
第三步：将矿物粉末按下述方法制成浆状溶液，再喷涂于陶瓷釉面进行煅烧，煅烧温度为700℃，时间为4小时，冷却取出；矿物泥浆在陶瓷釉面喷涂的厚度为0.5mm。
矿物浆状溶液制作方法：将矿物粉末加入纯水，纯水：矿物粉末质量比为1:10，搅拌均匀，制备得到浆状溶液。
第四步：将一维长度为1纳米至100纳米的具有抗菌性的纳米粉体材料加入蒸馏水中，纳米材料与蒸馏水质量配比为1:10，搅拌均匀，使其形成浆状纳米溶液。
第五步：陶瓷加热
采用微波加热设备对陶瓷进行二次加热，直至陶瓷釉面温度为150℃。
第六步：热效应雾化
采用雾化设备将浆状纳米溶液均匀雾化，即直接在温度为150℃的陶瓷釉面进行两次雾化处理，使纳米溶液均匀覆盖在陶瓷表面。
第七步：陶瓷釉面干燥后，进行复烧，本实施例中的复烧温度为650℃，时间为6小时；使纳米材料很好地附着在陶瓷釉面。
实施例3
第一步：选取釉面质感为光面或哑面的陶瓷。
第二步：将原矿料用摆振频率为800周/分的振动球磨机研磨12小时成粉状物，即得矿物粉末；原矿料的成分为：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
第三步：将矿物粉末按下述方法制成小膜花纸(水转移贴花纸)，根据陶瓷釉面面积大小裁剪一张小膜花纸贴于陶瓷釉面，进行煅烧，烧成温度为600℃，冷却取出。
矿物小膜花纸制作方法：将矿物粉末与调墨油按一定比例混合调制成瓷墨，调配比例为调墨油：矿物粉末的质量比为1:1。瓷墨调合后经过三辊机研磨3次以确保瓷墨调和均匀，保证细度，再将瓷墨印到承印物(预涂水融性胶的特殊纸张)上，制成小膜花纸。
第四步：将一维长度为1纳米至100纳米的具有抗菌性的纳米粉体材料加入蒸馏水中，纳米材料与蒸馏水质量配比为1:5(1:10)，搅拌均匀，使其形成浆状纳米溶液。
第五步：陶瓷加热
采用微波加热设备对陶瓷进行二次加热，直至陶瓷釉面温度为100℃。
第六步：热效应雾化
采用雾化设备将浆状纳米溶液均匀雾化，即直接在温度为100℃的陶瓷釉面进行两次雾化处理，使纳米溶液均匀覆盖在陶瓷表面。
第七步：陶瓷釉面干燥后，根据纳米材料的承受温度进行复烧，本实施例中的复烧温度为650℃，时间为6小时；使纳米材料很好地附着在陶瓷釉面，具有较好的稳定性，且牢固抗冲刷。
实施例4
第一步：选取釉面质感为光面或哑面的陶瓷。
第二步：将原矿料用摆振频率为1200周/分的振动球磨机研磨8小时成粉状物，即得矿物粉末；原矿料的成分为：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
第三步：将矿物粉末按下述方法制成小膜花纸(水转移贴花纸)，根据陶瓷釉面面积大小裁剪一张小膜花纸贴于陶瓷釉面，进行煅烧，烧成温度为850℃，冷却取出。
矿物小膜花纸制作方法：将矿物粉末与调墨油按一定比例混合调制成瓷墨，调配比例为调墨油：矿物粉末的质量比为1:1。瓷墨调合后经过三辊机研磨5次以确保瓷墨调和均匀，再将网印瓷墨印到承印物(预涂水融性胶的特殊纸张)上，制成花纸。
第四步：将一维长度为1纳米至100纳米的具有抗菌性的纳米粉体材料加入蒸馏水中，纳米材料与蒸馏水质量配比为1:10，搅拌均匀，使其形成浆状纳米溶液。
第五步：陶瓷加热
采用微波加热设备对陶瓷进行二次加热，直至陶瓷釉面温度为150℃。
第六步：热效应雾化
采用雾化设备将浆状纳米溶液均匀雾化，即直接在温度为150℃的陶瓷釉面进行两次雾化处理，使纳米溶液均匀覆盖在陶瓷表面。
第七步：陶瓷釉面干燥后，根据纳米材料的承受温度进行复烧，本实施例中的复烧温度为650℃，时间为4小时；使纳米材料很好地附着在陶瓷釉面。
实验例
将实施例1-4得到的陶瓷制品的釉面进行微生物检测。
按照JC/T 897-2002的标准对大肠杆菌的抗菌性能进行检测。结果见表1。
按照标准对实施例1-4陶瓷制品的硬度、韧性、耐磨性、结合强度、抗蚀性和致密度进行了检测，结果表明符合标准。
表1
分组 抗菌率(大肠杆菌)
实施例1 99.97％
实施例2 99.98％
实施例3 99.97％
实施例4 99.96％
由上表数据对比可见，实施例1-4的抗菌陶瓷制品釉面具有很好的抗菌性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有抗菌性的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷制品的釉面具有粘合剂层和抗菌涂层；所述粘合剂层位于陶瓷和抗菌涂层之间；所述抗菌涂层的制备原料包括抗菌纳米粉体材料。
2.根据权利要求1所述的陶瓷制品，其特征在于，所述抗菌纳米粉体材料为一维长度为1纳米至100纳米的具有抗菌性的纳米粉体材料；所述粘合剂的制备原料为矿物泥浆或矿物小膜花纸。
3.根据权利要求2所述的陶瓷制品，其特征在于，所述矿物泥浆为包含矿物粉末和纯水的混合液；纯水：矿物粉末质量比为1:5-10；矿物粉末颗粒粒径≤3μm；
矿物小膜花纸的制备方法为：取颗粒粒径≤3μm的矿物粉末与调墨油按比例混合均匀调制成瓷墨；调墨油：矿物粉末的质量比为1:1；再将瓷墨印刷到承印物上，制成小膜花纸；
所述矿物的成分包括：高岭土7％-10％、长石50％-55％、石灰石10％-15％、氧化镁1％-2％、氧化钛1％-2％、氧化锌1％-2％、石英10％-15％、滑石5％；上述百分比为质量百分比。
4.一种权利要求1-3任一所述具有抗菌性的陶瓷制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在陶瓷釉面形成粘合剂层，得到具有粘合剂层的陶瓷；
S2：制备纳米材料溶液：将抗菌纳米粉体材料与蒸馏水混合均匀，纳米粉体材料与蒸馏水质量配比为1:5-10，即得；
S3：将具有粘合剂层的陶瓷使用微波加热设备加热，使得具有粘合剂层的陶瓷釉面温度为100℃-150℃；
S4：将纳米材料溶液制备为喷雾均匀喷到温度为100℃-150℃的具有粘合剂层的陶瓷釉面；
S5：S4中的陶瓷釉面干燥后，进行复烧。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
具有粘合剂层的陶瓷的获得方法包括如下步骤：
S11：将粘合剂覆盖于陶瓷釉面；
S12：将S11步骤中覆盖粘合剂的陶瓷进行煅烧，冷却后取出，得到具有粘合剂层的陶瓷。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S11步骤中将粘合剂覆盖于陶瓷釉面具体步骤包括：将权利要求2或3中所述的矿物泥浆均匀喷涂于陶瓷釉面或小膜花纸贴于陶瓷釉面；矿物泥浆堆积厚度为0.3-0.5mm。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S12中煅烧温度为600℃-850℃；煅烧时间为3-5小时；S5复烧的温度为600℃-650℃，时间为4-6小时。
8.权利要求1-3任一所述的陶瓷制品或权利要求4-7任一所述的方法制备的陶瓷制品在制备产品中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，所述产品为建筑材料、环保材料或日用品。
10.权利要求8或9中所述的产品在如下任一种中的应用：
A)净化空气；
B)优化环境；
C)净化水质；
D)隔离细菌、病毒。
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