CN115490425A - 表面光滑的抗菌搪瓷及其制备方法 - Google Patents

表面光滑的抗菌搪瓷及其制备方法 Download PDF

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CN115490425A
CN115490425A CN202211191500.9A CN202211191500A CN115490425A CN 115490425 A CN115490425 A CN 115490425A CN 202211191500 A CN202211191500 A CN 202211191500A CN 115490425 A CN115490425 A CN 115490425A
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李小兰
赵宇亮
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明涉及一种抗菌搪瓷及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：提供耐高温纳米抗菌剂，混合所述耐高温纳米抗菌剂和搪瓷釉料，制备抗菌搪瓷釉料；将所述抗菌搪瓷釉料涂在搪瓷粗品的表面烧制，制备具有抗菌釉面层的抗菌搪瓷；其中，所述耐高温纳米抗菌剂包含粒径为1nm‑50nm的天然矿石纳米粒子，所述耐高温纳米抗菌剂通过向天然矿石粉和水的混合物A中添加分散剂然后采用研磨球对所得混合物B进行球磨制备；所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5‑13)：100；烧制的条件包括：温度为800℃‑900℃，时间为0.8h‑1.5h。本发明成本低。特别是，得制备的搪瓷釉面还具备光滑和耐腐蚀性的特点。

Description

表面光滑的抗菌搪瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于瓷器制备技术领域，特别涉及一种表面光滑的抗菌搪瓷及其制备方法。
背景技术
搪瓷是我们生活中必不可少的一种材料，比如热水器、搪瓷容器等，这些材料需要经常与水接触，而搪瓷本身不具抗菌性，很容易在表面滋生各类菌群，其中部分细菌会危及到我们的生命健康。随着人们生活水平的提高，近年来人们对抗菌搪瓷系列产品的需求量也不断增加。为此，开发具有抗菌性的搪瓷具有重要的现实意义。
传统的抗菌搪瓷，包括：CN 113677641 A记载了一种防菌搪瓷材料，该防菌搪瓷材料以纳米银复合材料作为抗菌成分，成本高。CN1336341A记载了一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，包括：脱碳金属基底；底釉，设置在所述脱碳金属基底之上；第一层搪瓷面釉，设置在所述底釉之上；第二层搪瓷面釉，设置在所述第一层搪瓷面釉之上，所述第二层搪瓷面釉包括以下多于一种纳米改性剂，所述纳米改性剂的含量至少为每种所述纳米改性剂的0.1重量百分比：氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铜(CuO)、硼酸(H3BO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)以及二氧化钛(TiO2)，其中所述纳米改性剂是一种抗菌剂，选自于氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸，所述氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸的含量约为5重量百分比至8重量百分比，其中约60％至95％的所述抗菌纳米改性剂是氧化锌，其中所述玻璃质搪瓷板在850℃或更高温度多次烧制所述第一层搪瓷面釉和所述第二层搪瓷面釉至少5分钟后，具有小于约20度的水接触角，60度的光泽度介于80和95之间，以及对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性值至少为2.0，该搪瓷板的制备同样具备成本高的缺点。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
基于此，本发明实施例的目的包括提供一种抗菌搪瓷的制备方法，该制备方法以球磨天然矿石粉制备的耐高温纳米抗菌剂作为抗菌成分制备抗菌搪瓷，成本低，且表面光滑。
在本发明的第一方面，提供一种表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将耐高温纳米抗菌剂和搪瓷釉料混合，制备抗菌搪瓷釉料；
将所述抗菌搪瓷釉料涂在搪瓷粗品的表面，烧制，制备表面光滑的具有抗菌釉面层的抗菌搪瓷；
其中，
所述耐高温纳米抗菌剂包含粒径范围为1nm-50nm的天然矿石纳米粒子，所述耐高温纳米抗菌剂为对天然矿石粉和水的混合物A及分散剂进行混合球磨制备而得；
所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-13)：100；
烧制的条件包括：温度为800℃-900℃，时间为0.8h-1.5h。
在本发明一些实施例中，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-10)：100。
在本发明一些实施例中，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.8-10)：100。
在本发明一些实施例中，所述抗菌釉面层的厚度为0.05cm-0.8cm。
在本发明一些实施例中，所述抗菌釉面层的厚度为0.5cm-0.8cm。
在本发明一些实施例中，所述天然矿石粉选自石英石粉、滑石粉、炉甘石粉、贝壳粉、石灰石粉和长石粉的中一种或者多种。
在本发明一些实施例中，所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇中一种或者多种。
在本发明一些实施例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-600)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-10)；
(3)混合球磨采用的研磨球包含氧化锆珠或/和玛瑙珠；
(4)所述氧化锆球的直径为0.1mm-0.5mm；
(5)所述玛瑙球的直径为0.1cm-2cm；
(6)所述混合物A和分散剂的混合物记作混合物B，所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(1-15)；
(7)混合球磨的时间为0.3h-9h；
(8)混合球磨的速度为300rpm-850rpm；
(9)喷涂的速度为310mm/s-380mm/s。
在本发明一些实施例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-8)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(0.4-13)；
(4)混合球磨的时间为0.4h-8.5h；
(5)混合球磨的速度为300rpm-700rpm。
在本发明一些实施例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(78-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.7-1.5)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(2.5-6)；
(4)混合球磨的时间为1.5h-4h；
(5)混合球磨的速度为350rpm-450rpm。
在本发明的第二方面，提供一种表面光滑的抗菌搪瓷，通过第一方面所述的制备方法获得。
相对于传统技术，本发明具备如下有益效果：
本发明提供的抗菌搪瓷的制备方法以球磨天然矿石粉制备的耐高温纳米抗菌剂作为抗菌成分制备抗菌搪瓷，成本低。特别是，本发明通过向釉料中添加适量的耐高温纳米抗菌剂并配合合适的烧制条件，使得制备的搪瓷釉面还具备光滑和耐腐蚀性的特点。
本发明添加以天然矿石粉为原料的耐高温纳米抗菌剂，具有良好的生物安全性，抗菌性能强，稳定性好，易降解，绿色环保并在一定程度上具有“阻垢自洁”性能，可用于热水器、厨房用品等需要长时间接触水等物品表面抗菌防霉。本发明制备方法，不涉及任何有毒试剂以及高危操作，生产条件无需高温高压，利于安全和大批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案、更完整地理解本申请及其有益效果，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例3制备的抗菌搪瓷的外观图。
具体实施方式
下面结合附图、实施方式和实施例，对本发明作进一步详细的说明。应理解，这些实施方式和实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，提供这些实施方式和实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。还应理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式和实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。此外，在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为充分地理解，应理解，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述实施方式和实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
术语
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，在本申请中，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
本发明中涉及“多个”、“多种”、“多次”、“多元”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。
本文中所使用的“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。
本文中，“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本发明的技术方案、解决本发明的技术问题、实现本发明预期的技术效果为准。
本文中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明中，“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
本发明中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”等中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间(也即数值范围)，如无特别说明，可选的数值分布在上述数值区间内视为连续，且包括该数值范围的两个数值端点(即最小值及最大值)，以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，在本文中，相当于直接列举了每一个整数，比如t为选自1～10的整数，表示t为选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10构成的整数组的任一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并这些范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内存在变动。应当理解的是，所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。允许在如±5℃、±4℃、±3℃、±2℃、±1℃的范围内波动。
本发明中，％(w/w)与wt％均表示重量百分比，％(v/v)指体积百分比，％(w/v)指质量体积百分数。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。除非和本申请的发明目的和/或技术方案相冲突，否则，本发明涉及的引用文献以全部内容、全部目的被引用。本发明中涉及引用文献时，相关技术特征、术语、名词、短语等在引用文献中的定义也一并被引用。本发明中涉及引用文献时，被引用的相关技术特征的举例、优选方式也可作为参考纳入本申请中，但以能够实施本发明为限。应当理解，当引用内容与本申请中的描述相冲突时，以本申请为准或者适应性地根据本申请的描述进行修正。
传统的以矿石粉制备的抗菌剂，例如CN1390892A记载的一种纳米级抗菌除味复合粉体的制造方法，其所用的原料种类多，制备步骤复杂，特别是直接将其与釉料混合进行1200℃左右的高温进行烧制情况下，其抗菌性能明显下降，所得瓷制品的抗菌性不符合要求。基于此，本发明提供一种所用原料少、制备步骤简单的耐高温的耐高温纳米抗菌剂的制备方法。
本发明的第一方面
本发明提供一种表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将耐高温纳米抗菌剂和搪瓷釉料混合，制备抗菌搪瓷釉料；
将所述抗菌搪瓷釉料涂在搪瓷粗品的表面，烧制，制备表面光滑的具有抗菌釉面层的抗菌搪瓷；
其中，
所述耐高温纳米抗菌剂包含粒径范围为1nm-50nm的天然矿石纳米粒子，所述耐高温纳米抗菌剂为对天然矿石粉和水的混合物A及分散剂进行混合球磨制备而得；
所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-13)：100；
烧制的条件包括：温度为800℃-900℃，时间为0.8h-1.5h。
所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比例如为0.1：100、0.5：100、1：100、2：100、5：100、10：100、13：100。
在其中一个示例中，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-10)：100。
在其中一个示例中，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.8-10)：100。
在其中一个示例中，所述抗菌釉面层的厚度为0.05cm-0.8cm，例如为0.05cm、0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm。
在其中一个示例中，所述抗菌釉面层的厚度为0.5cm-0.8cm。
在其中一个示例中，所述天然矿石粉选自石英石粉、滑石粉、炉甘石粉、贝壳粉、石灰石粉和长石粉的中一种或者多种。
在其中一个示例中，所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇中一种或者多种。
在其中一个示例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-600)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-10)；
(3)混合球磨采用的研磨球包含氧化锆珠或/和玛瑙珠；
(4)所述氧化锆球的直径为0.1mm-0.5mm；
(5)所述玛瑙球的直径为0.1cm-2cm；
(6)所述混合物A和分散剂的混合物记作混合物B，所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(1-15)；
(7)混合球磨的时间为0.3h-9h；
(8)混合球磨的速度为300rpm-850rpm；
(9)喷涂的速度为310mm/s-380mm/s。
可以理解的是，在喷涂的过程中，其他喷涂工艺参数可以根据实际情况进行调整，其他喷涂工艺参数例如喷涂举例等。所述天然矿石粉和所述水的质量比例如为1：20、1：50、1：100、1：200、1：400、1：600。所述混合物A和所述分散剂的质量比例如为100：0.2、100：1、100：2、100：4、100：6、100：8、100：10。所述混合物B与所述研磨球的质量比例如为1：0.1、1：0.5、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15。混合球磨的时间例如为0.3h、0.4h、1h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h。研磨的速度例如为300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm。喷涂的速度为310mm/s、320mm/s、330mm/s、340mm/s、350mm/s、360mm/s、370mm/s、380mm/s。
在其中一个示例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-8)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(0.4-13)；
(4)混合球磨的时间为0.4h-8.5h；
(5)混合球磨的速度为300rpm-700rpm。
在其中一个示例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(78-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.7-1.5)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(2.5-6)；
(4)混合球磨的时间为1.5h-4h；
(5)混合球磨的速度为350rpm-450rpm。
本发明第二方面，提供一种表面光滑的抗菌搪瓷，通过第一方面所述的制备方法获得。
具体实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，优先参考本发明中给出的指引，还可以按照本领域的实验手册或常规条件，还可以按照制造厂商所建议的条件，或者参考本领域已知的实验方法。
下述的具体实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。
实施例1
本实施例提供一种抗菌搪瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1：把天然矿石粉(石英石粉和滑石粉，质量比为1:1)，过筛，加水，天然矿石：水为1：420(质量比)，得到混合物A。
S2：混合物A中加入分散剂(聚乙烯醇)，混合物A：聚乙烯醇为100：1.2(质量比)，得到混合物B。
S3：向混合物B中添加一定比例的玛瑙珠球磨，混合物B：玛瑙珠为1：6(质量比)，球磨时间为1.5h，球磨转速为350rpm，得到大小均一，粒径在1nm-40nm的耐高温纳米抗菌剂，常压条件下进行，不会因为四季气候变化而对实验产生影响，条件简单且适合工艺放大，室温22℃。
S4：将步骤S3得到的耐高温纳米抗菌剂以一定比例添加入搪瓷釉料中，其中耐高温纳米抗菌剂：搪瓷釉料为0.8：100(质量比)，球磨20min，喷涂在搪瓷粗品表面，喷枪运行速度为376mm/s，厚度为0.5cm，850℃烧制1h，得到具有表面抗菌性的抗菌搪瓷，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
实施例2
本实施例提供一种抗菌搪瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1：把天然矿石粉(滑石粉)过筛，加水，天然矿石：水为1：340(质量比)，得到混合物A。
S2：混合物A中加入分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)，混合物A：聚乙烯吡咯烷酮为100：1.5(质量比)，得到混合物B。
S3：向混合物B中添加一定比例的玛瑙珠球磨，混合物B：玛瑙珠为1：4(质量比)，球磨时间为2h，球磨转速为380rpm，得到大小均一，粒径在1nm-40nm的耐高温纳米抗菌剂，常压条件下进行，不会因为四季气候变化而对实验产生影响，条件简单且适合工艺放大，室温22℃。
S4：将步骤S3得到的耐高温纳米抗菌剂以一定比例添加入搪瓷釉料中，其中耐高温纳米抗菌剂：搪瓷釉料为1.1：100(质量比)，球磨20min，喷涂在搪瓷粗品表面，喷枪运行速度为376mm/s，厚度为0.5cm，850℃烧制1h，得到具有表面抗菌性的抗菌搪瓷，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
实施例3
本实施例提供一种抗菌搪瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1：把天然矿石粉(炉甘石粉)过筛，加水，天然矿石：水为1：550(质量比)，得到混合物A。
S2：混合物A中加入分散剂(十二烷基磺酸钠)，混合物A：十二烷基磺酸钠为100：0.7(质量比)，得到混合物B。
S3：向混合物B添加一定比例的氧化锆珠，混合物B：氧化锆珠为1：3(质量比)，球磨时间为2.5h，球磨转速为400rpm，得到大小均一，粒径在1nm-40nm的耐高温纳米抗菌剂，常压条件下进行，不会因为四季气候变化而对实验产生影响，条件简单且适合工艺放大，室温25℃。
S4：将步骤S3得到的耐高温纳米抗菌剂以一定比例添加入搪瓷釉料中，其中耐高温纳米抗菌剂：搪瓷釉料为5：100(质量比)，球磨20min，喷涂在搪瓷粗品表面，喷枪运行速度为376mm/s，厚度为0.5cm，850℃烧制1h，得到具有表面抗菌性的抗菌搪瓷，见图1，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
实施例4
本实施例提供一种抗菌搪瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1：把天然矿石粉(贝壳粉)过筛，加水，天然矿石：水为1：340(质量比)，得到混合物A。
S2：混合物A中加入分散剂(羧甲基纤维素钠)，混合物A：羧甲基纤维素钠为100：0.8(质量比)，得到混合物B。
S3：向混合物B中添加一定比例的玛瑙珠球磨，混合物B：玛瑙珠为1：5(质量比)，球磨时间为3h，球磨转速为450rpm，得到大小均一，粒径在1nm-40nm的耐高温纳米抗菌剂，常压条件下进行，不会因为四季气候变化而对实验产生影响，条件简单且适合工艺放大，室温25℃。
S4：将步骤S3得到的耐高温纳米抗菌剂以一定比例添加入搪瓷釉料中，其中耐高温纳米抗菌剂：搪瓷釉料为10：100(质量比)，球磨20min，喷涂在搪瓷粗品表面，喷枪运行速度为376mm/s，厚度为0.5cm，850℃烧制1h，得到具有表面抗菌性的抗菌搪瓷，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
实施例5
本实施例是实施例1的变化例，相对于实施例4的变化包括：
S1：所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：20。
S2：所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：0.2。
S3：所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：1；研磨的时间为0.3h；研磨的速度为300rpm。
S4：所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为0.5：100；烧制的条件包括：温度为800℃，时间为0.8h，喷枪运行速度为310mm/s。
所得抗菌搪瓷，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
实施例6
本实施例是实施例1的变化例，相对于实施例4的变化包括：
S1：所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：600。
S2：所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：10。
S3：所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：15；研磨的时间为9h；研磨的速度为850rpm。
S4：所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为13：100；烧制的条件包括：温度为900℃，时间为1.5h，喷枪运行速度为380mm/s。
所得抗菌搪瓷，表面光滑，无肉眼可见裂痕。
对比例1
本对比例提供一种搪瓷的制备方法，包括如下步骤：
将搪瓷釉料加水，加聚乙烯醇，其中搪瓷釉料：水：聚乙烯醇为100：420：0.011(质量比)，球磨20min，涂抹在陶瓷表面，喷枪运行速度为376mm/s，厚度为0.5cm，850℃火炉烧制1h，得到陶瓷，表面光滑，但抗菌效果不明显。
对比例2
本对比例是实施例4的对比例，相对于实施例4的差别包括步骤S4中的耐高温纳米抗菌剂和搪瓷釉料的质量比不同，具体为0.3：100。
最终烧制出来的搪瓷发生触流变，出现裂痕。
对比例3
本对比例是实施例4的对比例，相对于实施例4的差别包括步骤S4中的烧制条件不同，具体为750℃烧制2h。
最终烧制出来搪瓷出现裂痕。
性能测试一、抗菌性检测
目前评价搪瓷表面抗菌性能参考国家推荐标准GB/T 31402—2015《塑料表面抗菌性能试验方法》规定的方法，以金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌为指标菌。若杀菌率≧90％，判断该段时间内具有持续抗菌作用。
一、试验菌株：金黄色葡萄球菌ATCC6538，大肠杆菌ATCC8739。
二、试验步骤：
(1)高压蒸汽灭菌：准备试样12块(每个实施例)5cm×5cm的抗菌搪瓷(作为试样组)以及12块5cm×5cm的对比例1烧制的搪瓷(作为空白组)放入高压蒸汽灭菌锅，于(121±2)℃灭菌15min或以上。
(2)用1/500NB稀释菌悬液，使细菌浓度在2.5×105CFU/mL-10×105CFU/mL之间，用作接种液，采用计数板方法测定细菌数量。
(3)式样接种：分别将5cm×5cm平板放于无菌的培养皿中，用移液管吸取0.4mL接种液，滴加到每个试样表面，将4cm×4cm薄膜盖于接种好的菌液上，并轻按薄膜使菌液向四周扩散，以确保菌液不是从薄膜边缘溢出，最后盖上培养皿。
(4)培养：在(35±1)℃、相对湿度不小于90％的条件下培养(24±1)h。
(5)将试验样本组、空白对照组放置37℃培养箱中，培育48h，观测结果。
(6)分别对菌种进行回收，计算回收率。
三、结果
从表1可知，实施例1-6因为添加了1nm-50nm的耐高温纳米抗菌剂，烧制出的抗菌搪瓷对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抑(抗)菌率较高的搪瓷，对比例1由于没有添加1nm-50nm的耐高温纳米抗菌剂，仅只是用普通搪瓷釉料，用同样工艺和条件烧制搪瓷，抑菌率低于20％，(抑)抗菌性效果欠佳。
表1、实施例1-6以及对比例1的抑菌率
菌种组分 大肠杆菌(抑菌率％) 金黄色葡萄球菌(抑菌率％)
实施例1 96.8％ 97.1％
实施例2 98.3％ 99.9％
实施例3 99.9％ 99.9％
实施例4 99.9％ 99.9％
实施例5 92.4％ 95.8％
实施例6 99.9％ 99.9％
对比例1 16.9％ 18.1％
性能测试二、耐腐蚀试验验证
采用参考GB/T 17897-1999标准实验，将实施例1-6制备的搪瓷与对比例1制备的搪瓷按如下步骤操作：
(1)将实施例1-6制备的搪瓷、对比例1制备的搪瓷处理和未经任何处理的电加热管同时放入静水环境中(自来水管补充蒸发掉水分)，持续通电1个月；
(2)将上述(1)处理的7组搪瓷取出，酸洗(30％(w/w)的盐酸溶液)，放大镜观看其基体表面腐蚀状况；
(3)在电加热管上截取试样，通过镶嵌、抛光制作金相试样，从截面观察基体腐蚀深度。
结论：通过实验数据发现搪瓷表面被腐蚀的厚度为：对比例1>实施例5>实施例1>实施例2>实施例3>实施例4>实施例6，从结果可知制备搪瓷中添加抗菌剂用量越多，抗腐蚀性越强。
抗菌剂本身具备较小的比表面积，再通过高温烧制的过程中呈现出非常光滑的表面，低的表面能，降低了搪瓷表面晶胚的成核率，可有效避免加热管表面水垢的形成以及附着。由于添加了抗菌剂的搪瓷经过高温烧制，抗菌剂可在搪瓷表面形成致密的保护膜，在一定程度上可以抗腐蚀，阻垢自洁的作用。
以上所述实施方式和实施例的各技术特征可以进行任意合适方式的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式和实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为在本说明书记载的范围中。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。还应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将耐高温纳米抗菌剂和搪瓷釉料混合，制备抗菌搪瓷釉料；
将所述抗菌搪瓷釉料喷涂在搪瓷粗品的表面，烧制，制备表面光滑的具有抗菌釉面层的抗菌搪瓷；
其中，
所述耐高温纳米抗菌剂包含粒径范围为1nm-50nm的天然矿石纳米粒子，所述耐高温纳米抗菌剂为对天然矿石粉和水的混合物A及分散剂进行混合球磨制备而得；
所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-13)：100；
烧制的条件包括：温度为800℃-900℃，时间为0.8h-1.5h。
2.根据权利要求1所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.5-10)：100。
3.根据权利要求2所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述耐高温纳米抗菌剂和所述搪瓷釉料的质量比为(0.8-10)：100。
4.根据权利要求1所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述抗菌釉面层的厚度为0.05cm-0.8cm。
5.根据权利要求4所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述抗菌釉面层的厚度为0.5cm-0.8cm。
6.根据权利要求1所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉选自石英石粉、滑石粉、炉甘石粉、贝壳粉、石灰石粉和长石粉的中一种或者多种；
(2)所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇中一种或者多种。
7.根据权利要求1至6任一项所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-600)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-10)；
(3)混合球磨采用的研磨球包含氧化锆珠或/和玛瑙珠；
(4)所述氧化锆球的直径为0.1mm-0.5mm；
(5)所述玛瑙球的直径为0.1cm-2cm；
(6)所述混合物A和分散剂的混合物记作混合物B，所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(1-15)；
(7)混合球磨的时间为0.3h-9h；
(8)混合球磨的速度为300rpm-850rpm；
(9)喷涂的速度为310mm/s-380mm/s。
8.根据权利要求7所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(20-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.2-8)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(0.4-13)；
(4)混合球磨的时间为0.4h-8.5h；
(5)混合球磨的速度为300rpm-700rpm。
9.根据权利要求8所述的表面光滑的抗菌搪瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述天然矿石粉和所述水的质量比为1：(78-550)；
(2)所述混合物A和所述分散剂的质量比为100：(0.7-5)；
(3)所述混合物B与所述研磨球的质量比为1：(2.5-6)；
(4)混合球磨的时间为1.5h-4h；
(5)混合球磨的速度为350rpm-450rpm。
10.一种表面光滑的抗菌搪瓷，其特征在于，通过权利要求1至9任一项所述的制备方法获得。
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