本发明专利技术公开了一种新的制备抗菌陶瓷的方法，该方法通过溶胶-凝胶法将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得抗菌坯体浆料；本方法通过对坯体配方创造性地改进，使得在简单、便捷、低成本的常规工艺和制备条件下也可以生产出持久、耐用的高抗菌性陶瓷，本发明专利技术产品不仅具有抗菌广谱性、杀菌率高、无抗药性、环保健康；且抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高、使用率高；抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种制备抗菌陶瓷的方法
本专利技术公开了一种新型抗菌陶瓷的制作工艺，具体涉及以白炭黑为载体，将抗菌金属离子均匀地掺杂于陶瓷坯体的方法，属于新型陶瓷材料
技术介绍
科技水平地迅猛进步，使人们对于生产、生活的要求与日俱增，尤其是近几十年来全球环境问题的恶化，使得抗菌抗病毒功能的研发与制备受到了社会广泛的支持和关注。人们对于抗菌功能材料的需求和期待变得非常强烈，该领域的市场产品已经从以往低程度、低效率、短时间、高成本的抑菌、灭菌效果，发展到了高效杀菌、持续作用、经久耐用、环保健康的新高度。供不应求的市场前景，要求未来的抗菌产品，不仅要具有优越的杀菌效果，还要不断改进、改良原料配方和制备方法，大幅度地降低产品价格或提高产品性价比，努力丰富、充实抗菌产品涉及的行业和用途。目前通过直接改进陶瓷坯体配方来获取抗菌陶瓷的工艺和方法极为稀少，已有的一些工艺和方法也有待进一步探究和发展。从取材范围的角度，有机抗菌剂化学稳定性差，抗菌时效短，安全性差，易产生抗药性；天然抗菌剂易受原料来源及加工条件的制约，难以大规模生产应用；无机抗菌剂具有抗菌广谱性、无毒、抗菌持久、易加工、无二次污染。从操作方法的角度，人们首先采取直接将陶瓷生坯浸泡于抗菌剂，使抗菌因子吸附于坯体表面来获得抗菌效果的方法，这种方法简单便捷且对于坯体原有属性影响较小，但其抗菌效果作用时间短，抗菌性能不稳定，抗菌因子易受高温、酸碱等外部影响而发生质变。从陶瓷性能的角度，直接将抗菌剂混入陶瓷坯体，并在高温下烤成，不同程度地破坏了抗菌剂的结构性质，也不可避免地降低了抗菌剂的活性。况且，直接添加的方法，不仅破坏了坯体原有的稳定性，不利于陶瓷的强度和韧性，强温下抗菌金属离子的失活变性，会使陶瓷表面色变；而且此方法需要大量添加抗菌剂，成本较高，性价比又低，即使有高效的杀菌效果也因为市场和生产限制不可取。
技术实现思路
本专利技术针对以上抗菌陶瓷制备中抗菌剂利用率低、稳定性差、持续时间短；且抗菌性单一、易产生抗药性，抗菌作用环境苛刻；抗菌金属离子易氧化变色污染成品表面等缺点，提供了一种制备抗菌陶瓷的方法。所生产的抗菌陶瓷通过溶胶-凝胶法，将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得新型抗菌坯体浆料；然后在以往简单、便捷、低成本的制备工艺和生产条件下，生产出持久、耐用的新型高抗菌性陶瓷。通过实施例表明，制备出的抗菌陶瓷不仅具有杀菌率高、无抗药性、环保健康等优点，还使抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高，使用率大幅提高；与其它抗菌陶瓷相比，抗菌广谱性强，在未改变原来坯体色泽且表面平整耐磨的情况下，抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。本专利技术方法按如下步骤进行：（1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至70-95℃，按体积比1:1.2-1:1.5的比例注入反应器中混合，在70-95℃、300-500rpm下充分搅拌反应15-30min；（2）按体积比1:1.2-1:1.5的比例分别量取水玻璃溶液和小苏打溶液，并分别预热至70-95℃，然后在搅拌条件下将预热后的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应物中，将混合物置于70-95℃下反应15-30min，用酸调节pH值至2-6，随后加入0.001-1mol/L金属离子液反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110-120℃下烘烤1-3h，即得抗菌粉体材料，其中步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:1-10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1-5:1；（3）称取适量干燥的坯体原料，干球磨预处理3-5h，然后加入胚体原料质量6%-20%的抗菌粉体材料，并在160-300rpm下搅拌混合；再将混合物按比例湿球磨处理4-7h，真空炼泥3-5次，贴膜并静置陈腐一段时间后，压塑成型，在110-150℃下干燥2-3h制得抗菌陶瓷生坯；（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛烤结，先在200-300℃下恒温蒸烤1-3h，然后以2.5-3℃/min的升温速度至950℃，最后以5-8℃/min的升温速度至烧成温度1050-1180℃，达到烧成温度后保温2-4h，以8-10℃/min降温至850℃，停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。所述水玻璃溶液浓度为5-20wt%，小苏打溶液浓度为5-15wt%。所述金属离子液为硝酸银、硫酸锌、硫酸铜中的一种或几种的混合物。所述步骤（3）中湿球磨处理是将混合物、水、球按重量比为1:（0.18-0.25）:（3-5.5）的比例混合后进行的。所述坯体原料是常规市售的用于制备陶瓷的原料。所述工艺烧结用的烧成气氛控制为氧化焰。本专利技术制备的抗菌陶瓷中还可以添加稀土离子盐，即在步骤（2）中加入金属离子液反应3-8min后再加入0.001-0.1mol/L稀土离子盐溶液，继续反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，其中金属离子液与稀土离子盐溶液的体积比1:1-3:1。所述稀土离子盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸钬、硝酸铒、硝酸铥、硝酸镱、硝酸镥、硝酸钇、硝酸钪中的一种。本专利技术方法相对于现有技术的优点和技术效果如下：本专利技术针对以上抗菌陶瓷制备中抗菌剂利用率低、稳定性差、持续时间短；且抗菌性单一、易产生抗药性，抗菌作用环境苛刻；抗菌金属离子易氧化变色污染成品表面等缺点，创造性地改进了坯体配方。所生产的抗菌陶瓷通过溶胶-凝胶法，将抗菌离子附着在白炭黑载体上得到抗菌粉体材料，并与普通坯体原料混合、湿球磨制得新型抗菌坯体浆料；然后在以往简单、便捷、低成本的制备工艺和生产条件下，生产出持久、耐用的新型高抗菌性陶瓷。通过实施例表明，制备出的抗菌陶瓷不仅具有杀菌率高、无抗药性、环保健康等优点，还使抗菌金属离子烤成过程损失少、离子活性高，使用率大幅提高；与其它抗菌陶瓷相比，抗菌广谱性强，在未改变原来坯体色泽且表面平整耐磨的情况下，抗菌剂与生坯混合均匀、黏合性好、对陶瓷坯体影响较小；烤成陶瓷整体质地优良、表面无裂痕，且抗破坏性强、耐磨性高。从市场角度，此抗菌坯体制备方法新颖，成本低、性价比极高、用途广泛、利于未来市场规模性量化生产。该产品可广泛应用于空气清新器灭菌除臭、零污染生产线自洁除菌、医疗卫生设备消毒灭菌等日常生产生活领域，保护产品质量或人体健康的作用。抗菌检测：菌种采用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、链球菌和霉菌，杀菌率采用GB21551.2-2010家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求的贴膜法进行抗菌检测。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不局限于所述内容。实施例1：本银系抗菌陶瓷的制备方法如下：（1）组装好恒温搅拌反应装置，分别预热水玻璃溶液和小苏打溶液至90℃，量取体积比为1:1.3的两种反应物在90℃下条件下置于反应皿中以500rpm搅拌混合15min，其中水玻璃溶液浓度为15wt%，小苏打溶液浓度为10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于按如下步骤进行： （1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至70‑95℃，按体积比1:1.2‑1:1.5的比例注入反应器中混合，在70‑95℃、300‑500 rpm下充分搅拌反应15‑30 min； （2）按体积比1:1.2‑1:1.5的比例分别量取水玻璃溶液和小苏打溶液，并分别预热至70‑95℃，然后在搅拌条件下将预热后的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应物中，将混合物置于70‑95℃下反应15‑30 min，用酸调节pH值至2‑6，随后加入0.001‑1 mol/L金属离子液反应0.5‑3 h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110‑120℃下烘烤1‑3 h，即得抗菌粉体材料，其中步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:1‑10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1‑5:1； （3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3‑5 h，然后加入坯体原料质量6%‑20%的抗菌粉体材料，并在160‑300 rpm下搅拌混合；再将混合物湿球磨处理4‑7 h，真空炼泥3‑5次，贴膜并静置陈腐后，压塑成型，在110‑150℃下干燥2‑3 h制得抗菌陶瓷生坯； （4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛烤结，先在200‑300℃下恒温蒸烤1‑3h，然后以2.5‑3℃/min的升温速度至950℃，最后以5‑8℃/min的升温速度至烧成温度1050‑1180℃，达到烧成温度后保温2‑4 h，以8‑10℃/min降温至850℃，停止加热自然冷却到室温，即得成型的抗菌陶瓷。...
【技术特征摘要】
1.一种制备抗菌陶瓷的方法，其特征在于按如下步骤进行：（1）将水玻璃溶液和小苏打溶液分别预热至70-95℃，按体积比1:1.2-1:1.5的比例注入反应器中混合，在70-95℃、300-500rpm下充分搅拌反应15-30min；（2）按体积比1:1.2-1:1.5的比例分别量取水玻璃溶液和小苏打溶液，并分别预热至70-95℃，然后在搅拌条件下将预热后的水玻璃溶液和小苏打溶液先后倒入步骤（1）的反应物中，将混合物置于70-95℃下反应15-30min，用酸调节pH值至2-6，随后加入0.001-1mol/L金属离子液反应0.5-3h后制得凝胶状反应物，将冷却后的凝胶状反应物真空抽滤，然后把抽滤物置于110-120℃下烘烤1-3h，即得抗菌粉体材料，其中步骤（1）水玻璃溶液与本步骤水玻璃溶液的体积比为10:1-10:7，步骤（1）和步骤（2）中使用的水玻璃溶液总体积与金属离子液体积的比为2:1-5:1；（3）称取干燥的坯体原料，干球磨预处理3-5h，然后加入坯体原料质量6%-20%的抗菌粉体材料，并在160-300rpm下搅拌混合；再将混合物湿球磨处理4-7h，真空炼泥3-5次，贴膜并静置陈腐后，压塑成型，在110-150℃下干燥2-3h制得抗菌陶瓷生坯；（4）将步骤（3）抗菌陶瓷生坯用烧成气氛烤结，先在200-300℃下恒温蒸烤1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彬，郭一婧，唐晓宁，李欢，姜苗苗，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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