CN116655246A - 抗菌熔块及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷熔块技术领域，尤其涉及抗菌熔块及其制备方法和应用，抗菌熔块包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 44～55％，Al2O318～20％，K2O+Na2O＝5～7％，ZnO+BaO+SrO＝2.5～24％，CaO+MgO＝5～10.5％，且K2O/Na2O＝2～5，CaO/MgO＝1.2～4；所述抗菌复合物与所述熔块基料之间的质量比为0.08～0.15:1。该抗菌熔块可有效避免抗菌成分在釉浆中流失、局部富集或者空缺等问题，制得的抗菌陶瓷制品的抗菌效果更为高效、稳定、持久。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷熔块技术领域，尤其涉及一种抗菌熔块及其制备方法和应用。
背景技术
现有技术中，无机抗菌产品在使用过程中，通常是直接加入到陶瓷釉料原料中，随后统一制成釉浆直接施釉，然而，无机抗菌产品由于细度过细(通常为纳米级颗粒)，存在不同程度溶于水的现象，在施釉过程中容易渗透到坯体中，造成釉面有效抗菌成分降低，同时存在釉面有效抗菌成分富集或空缺等问题，导致抗菌效果弱化及抗菌效果不稳定性，甚至丧失抗菌效果。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种抗菌熔块及其制备方法和应用，该抗菌熔块可有效避免抗菌成分在釉浆中流失、局部富集或者空缺等问题，制得的抗菌陶瓷制品的抗菌效果更为高效、稳定、持久。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 44～55％，Al2O3 18～20％，K2O+Na2O＝5～7％，ZnO+BaO+SrO＝2.5～24％，CaO+MgO＝5～10.5％，且K2O/Na2O＝2～5，CaO/MgO＝1.2～4；
所述抗菌复合物与所述熔块基料之间的质量比为0.08～0.15:1。
在一些优选的实施例中，所述纳米氧化铈与所述纳米氧化锌之间的质量配比为1:(3～5)。
在一些优选的实施例中，以所述熔块基料的总质量计，ZnO为0～5％，BaO为1～11％，SrO为1.5～8％。
在一些优选的实施例中，以所述熔块基料的总质量计，ZnO为1～3％，BaO为6～11％，SrO为1.5～6％。
在一些优选的实施例中，以所述熔块基料的总质量计，CaO为3～8％，MgO为2～2.5％。
另一方面，本发明提供上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品。
在一些优选的实施例中，所述熔化的温度为1550～1600℃。
再者，本发明还提供上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，所述应用包括：
将所述抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结。
在一些优选的实施例中，所述抗菌熔块的添加量为所述陶瓷釉料总质量的10％～12％。
本发明的有益效果在于：
本发明中，一方面，通过将纳米级的抗菌复合物混入熔块基料中，制成抗菌熔块，由此抗菌复合物可均匀分散于抗菌熔块中，制成的抗菌熔块能够稳定、均匀分散于釉浆中，制得的抗菌陶瓷制品的釉面抗菌效果更为高效、稳定、持久；另一方面，本发明通过采用由纳米氧化铈及纳米氧化锌复合而成的抗菌复合物，基于多种机理协同抗菌，进而有效提升制得抗菌陶瓷制品抗菌效果的广谱性、长久性及高效性，同时，抗菌熔块中采用多种原料进行复配，并控制原料之间的复配比例，使得抗菌熔块具有较宽的烧成范围及较高的透明度，且利于发色，添加到陶瓷釉料中不会对陶瓷釉料的正常使用造成影响，适配性更佳，应用更具广谱性和通用性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
一方面，本发明公开一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 44～55％，Al2O3 18～20％，K2O+Na2O＝5～7％，ZnO+BaO+SrO＝2.5～24％，CaO+MgO＝5～10.5％，且K2O/Na2O＝2～5，CaO/MgO＝1.2～4；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.08～0.15:1。
本发明中，将纳米级的抗菌复合物混入熔块基料中，制成抗菌熔块，由此抗菌复合物可均匀分散于抗菌熔块中，制成的抗菌熔块粉碎后不易溶于水，添加到陶瓷釉料中再制成釉浆，抗菌熔块能够稳定、均匀分散于釉浆中，避免抗菌成分下渗至陶瓷坯体而导致釉浆中抗菌成分流失，同时避免抗菌成分在釉浆中出现局部富集或空缺等现象，制得的抗菌陶瓷制品的釉面抗菌效果更为高效、稳定、持久。
本发明的抗菌机理如下：
1)活性氧抗菌：抗菌陶瓷制品釉面中的金属离子与空气中的水产生活性H2O2，实现杀菌作用；
2)光催化反应：抗菌陶瓷制品釉面在光照条件下产生的超氧离子自由基与微生物体内有机物反应将其氧化成CO2和H2O从而实现抗菌、防霉、杀灭微生物的作用；
3)金属离子溶出：游离出来的金属离子与细菌体内蛋白酶上的(SH-)巯基反应，使蛋白酶失去活性，杀灭细菌；
本发明通过采用由纳米氧化铈及纳米氧化锌复合而成的抗菌复合物，基于多种机理协同抗菌，有效提升制得抗菌陶瓷制品抗菌效果的广谱性、长久性及高效性。
另一方面，由于本发明的抗菌复合物是通过先制成抗菌熔块，再添加至陶瓷釉料中进行使用，抗菌熔块需确保具有较宽的烧成范围及较高的透明度，才不会对陶瓷釉料的正常使用造成影响，本发明中，在熔块基料中添加ZnO、BaO、SrO、CaO及MgO，ZnO+BaO+SrO＝2.5～24％，CaO+MgO＝5～10.5％，并使K2O/Na2O＝2～5，有效拓宽烧成范围，结合采用大比例的SiO2及Al2O3，并使CaO/MgO＝1.2～4，使抗菌熔块呈现出较高的透明度，同时ZnO与BaO复配，利于发色，较大比例的Al2O3还可减少缺陷，利于形成平整、高强度釉面，并与BaO共同改善制得釉面的耐磨性能，然而Al2O3及ZnO+BaO+SrO的含量不宜过高，否则容易造成失透，抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.08～0.15:1，抗菌复合物可较好的分散在熔块基料中，以起到较好的抗菌效果。
本发明中，一方面，通过将纳米级的抗菌复合物混入熔块基料中，制成抗菌熔块，由此抗菌复合物可均匀分散于抗菌熔块中，制成的抗菌熔块能够稳定、均匀分散于釉浆中，制得的抗菌陶瓷制品的釉面抗菌效果更为高效、稳定、持久；另一方面，本发明通过采用由纳米氧化铈及纳米氧化锌复合而成的抗菌复合物，基于多种机理协同抗菌，进而有效提升制得抗菌陶瓷制品抗菌效果的广谱性、长久性及高效性，同时，抗菌熔块中采用多种原料进行复配，并控制原料之间的复配比例，使得抗菌熔块具有较宽的烧成范围及较高的透明度，且利于发色，添加到陶瓷釉料中不会对陶瓷釉料的正常使用造成影响，适配性更佳，应用更具广谱性和通用性。
其中，纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:(3～5)，示例性的，纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:3、1:4或1:5，但不限于此，在此范围内，抗菌效果更好。
其中，以熔块基料的总质量计，ZnO为0～5％，BaO为1～11％，SrO为1.5～8％。
其中，以熔块基料的总质量计，ZnO为1～3％，BaO为6～11％，SrO为1.5～6％，采用较高比例的BaO及较低比例的ZnO及SrO，抗菌熔块的烧成范围及发色性能的综合性能较佳，且光泽度不会过高或过低，避免光泽度过高或过低对釉面光泽度造成影响。
其中，以熔块基料的总质量计，CaO为3～8％，MgO为2～2.5％，CaO结合MgO可在高温时发挥助熔作用，拓宽烧成范围，促进熔融，然而MgO含量过高容易造成失透。
另一方面，本发明公开上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品。
其中，熔化的温度为1550～1600℃，示例性的，熔化的温度为1550℃、1580℃或1600℃，但不限于此，优选地，熔化的温度为1580～1600℃。
其中，混合的时间为2h，以确保原料充分混合，抗菌复合物可均匀分散在熔块基料中。
再者，本发明还公开上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，其中，陶瓷釉料可为常规的陶瓷釉料，陶瓷釉料可为市售产品或自制产品，在将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，随后将混合有抗菌熔块的陶瓷釉料按照常规的制浆、施釉、烧结等工序即可，抗菌熔块的使用方法简单，通用性强，抗菌熔块能够稳定、均匀分散于釉浆中，避免抗菌成分下渗至陶瓷坯体而导致釉浆中抗菌成分流失，同时避免抗菌成分在釉浆中出现局部富集或空缺等现象，制得的抗菌陶瓷制品的釉面抗菌效果更为高效、稳定、持久。
其中，抗菌熔块的添加量为陶瓷釉料总质量的10％～12％。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO250％，Al2O3 20％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝20％，CaO+MgO＝5％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为11％，SrO为6％，CaO为3％，MgO为2％，
纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:5。
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
实施例2
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO255％，Al2O3 18％，K2O+Na2O＝6％，ZnO+BaO+SrO＝11％，CaO+MgO＝10％，且K2O/Na2O＝5，CaO/MgO＝3.2；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为5％，Na2O为1％，ZnO为5％，BaO为4％，SrO为2％，CaO为8％，MgO为2.5％，
纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:5。
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
实施例3
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO250％，Al2O3 20％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝20％，CaO+MgO＝5％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为11％，SrO为6％，CaO为3％，MgO为2％，
纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:3。
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1170℃，陶瓷釉料为市售产品。
对比例1
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO250％，Al2O3 25％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝5％，CaO+MgO＝15％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为3％，SrO为4％，CaO为9％，MgO为6％，
纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:5。
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
对比例2
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO250％，Al2O3 20％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝20％，CaO+MgO＝5％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为11％，SrO为6％，CaO为3％，MgO为2％，
纳米氧化铈与纳米氧化锌之间的质量配比为1:5。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
按比例称取抗菌熔块中各原料，直接添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
对比例3
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 50％，Al2O3 20％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝20％，CaO+MgO＝5％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为11％，SrO为6％，CaO为3％，MgO为2％，
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
对比例4
一种抗菌熔块，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 50％，Al2O3 20％，K2O+Na2O＝5％，ZnO+BaO+SrO＝20％，CaO+MgO＝5％，且K2O/Na2O＝4，CaO/MgO＝1.5；
抗菌复合物与熔块基料之间的质量比为0.1:1。
其中，以所述熔块基料的总质量计，K2O为4％，Na2O为1％，ZnO为3％，BaO为11％，SrO为6％，CaO为3％，MgO为2％，
上述的抗菌熔块的制备方法，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品，其中，混合的时间为2h，熔化的温度为1600℃。
上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1200℃，陶瓷釉料为市售产品。
对比例5
本对比例与对比例1的不同之处在于，上述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，应用包括：
将抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结，烧结温度为1170℃，陶瓷釉料为市售产品。
(一)抗菌性能检测：
检测机构：广东省微生物分析检测中心
检测依据和方法：JC/T897-2014
检测报告编号：2022FM21924R01
检测样品：实施例1
检测结果如下表所示：
(二)综合性能对比检测：
1)抗菌性能对比检测
检测依据和方法：JC/T897-2014
检测样品：实施例1～实施例3，对比例1～对比例4
检测结果如下表所示：
2)透明度对比检测
检测依据和方法：样品烧成后去坯体，检测釉层(厚度1mm)的可见光直线透光率；
检测样品：实施例1～实施例4，对比例1；
检测结果如下表所示：
| 实验组 | 可见光直线透光率(％) |
| 实施例1 | 70 |
| 实施例2 | 63 |
| 实施例3 | 69 |
| 实施例4 | 67 |
| 对比例1 | 42 |
3)稳定性测试
检测依据和方法：样品烧成后，观测表观，查看是否存在气泡、缩釉、裂纹、色差等质量问题
检测样品：实施例1、实施例4、对比例1、对比例5
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (9)
1.一种抗菌熔块，其特征在于，包括抗菌复合物及熔块基料，所述抗菌复合物由纳米氧化铈及纳米氧化锌组成，所述熔块基料以质量百分比计的化学成分包括：SiO2 44～55％，Al2O3 18～20％，K2O+Na2O＝5～7％，ZnO+BaO+SrO＝2.5～24％，CaO+MgO＝5～10.5％，且K2O/Na2O＝2～5，CaO/MgO＝1.2～4；
所述抗菌复合物与所述熔块基料之间的质量比为0.08～0.15:1。
2.根据权利要求1所述的抗菌熔块，其特征在于，所述纳米氧化铈与所述纳米氧化锌之间的质量配比为1:(3～5)。
3.根据权利要求1所述的抗菌熔块，其特征在于，以所述熔块基料的总质量计，ZnO为0～5％，BaO为1～11％，SrO为1.5～8％。
4.根据权利要求3所述的抗菌熔块，其特征在于，以所述熔块基料的总质量计，ZnO为1～3％，BaO为6～11％，SrO为1.5～6％。
5.根据权利要求1所述的抗菌熔块，其特征在于，以所述熔块基料的总质量计，CaO为3～8％，MgO为2～2.5％。
6.一种根据权利要求1至5任意一项所述的抗菌熔块的制备方法，其特征在于，包括：
按比例称取各原料，充分混合，熔化，随后水淬、烘干、粉碎成粉状成品。
7.根据权利要求6所述的抗菌熔块的制备方法，其特征在于，所述熔化的温度为1550～1600℃。
8.一种根据权利要求1至5任意一项所述的抗菌熔块在抗菌陶瓷制品中的应用，其特征在于，所述应用包括：
将所述抗菌熔块添加于陶瓷釉料中，制成釉浆，施加于陶瓷坯体表面，并进行烧结。
9.根据权利要求7所述的抗菌熔块的制备方法，其特征在于，所述抗菌熔块的添加量为所述陶瓷釉料总质量的10％～12％。
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