一种抗菌陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷制备领域，尤其涉及一种抗菌陶瓷及其制备方法。所述抗菌陶瓷通过离子交换使所述釉层表面延伸至内部一定深度的含Ag

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷制备领域，尤其涉及一种抗菌陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]伴随着人们生活水平的提高与科技的发展，期间出现的SARS、H7N9，再到如今的新型冠状病毒，基层医疗卫生的重要性攸关个体与国家甚至整个世界，人们对卫生和健康的要求也是越来越高，抗菌陶瓷制品业逐渐从实验室往民生日用方向发展。
[0003]抗菌陶瓷技术的开发，以日本伊奈公司(INAX)和东陶公司(TOTO)为代表，逐渐形成了两大技术流派：金属离子掺杂型制备方法和光催化表面镀膜型制备方法。其中，金属离子掺杂型制备方法是将银、锌等金属离子添加到釉料中再经过800—1380℃烧成工序烧制而成。其关键在于抗菌釉料的制备，不仅要求抗菌釉料在经过800～1380℃的高温烧制后其中的抗菌有效成分不被破坏，以确保产品抗菌性能的实现。还要求抗菌釉料的力学、热力学性能要能与坯体匹配，以确保烧制的抗菌陶瓷制品不会因为力学、热力学性能不匹配而出现裂纹、不光滑等。另外，还要确保抗菌釉料的使用不影响陶瓷制品的色度和外观，不增加陶瓷制品的生产工艺，如烧结次数等，但是该方法在高温烧制过程中容易造成金属离子挥发减少，无形中金属离子使用成本增加。
[0004]光催化表面镀膜型制备方法是在已制好的陶瓷成品表面镀上一层TiO2或TiO2掺金属离子溶胶凝胶薄膜，再经过低温(约500℃左右)烧结实现。其要点在于热处理后薄膜材料与陶瓷结合牢固且保持抗菌性能。目前，陶瓷薄膜制备技术范围广、方法多，主要有CVD、PVD、等离子体溅射沉积以及溶胶凝胶(Sol
‑
Gel)等技术，镀膜方式具备短期的抗菌效果，通过长时间的使用摩擦或者通过钢丝绒耐磨试验后，抗菌效果大幅降低。
[0005]本专利技术的前期研究通过离子交换方式将含Na2O和K2O的基础白色陶瓷进行预热后，放入熔融态硫酸铜、硫酸钠与硫酸钾的混合熔盐中抗菌熔盐中进行离子交换，冷却，得到白色抗菌陶瓷；使陶瓷表面获得铜离子，具有抗菌性能，抗菌活性值R≥3，并且抗菌前后
△
E≤1。该技术方案熔盐铜含量较高，离子交换温度要求高，生产成本高。该技术方案在釉料施釉均匀的情况下抗菌前后
△
E≤1，当制备釉料厚度不均的抗菌陶瓷制品时候，则依然容易出现因施釉不均导致的变色问题，例如陶瓷容器中容器口边缘、容器内底部，容器外底部因为施釉少容易出现变色问题。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种抗菌陶瓷及其制备方法，一定程度上解决陶瓷制品因表面施釉厚度不均导致抗菌离子交换后出现变色的问题。
[0007]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0008]一方面本专利技术提供一种抗菌陶瓷，包括坯体与设于坯体表面的釉层，抗菌陶瓷通过离子交换使釉层表面延伸至一定深度的含Ag+区域，所述抗菌陶瓷中含Ag+区域的深度与陶瓷柸体表面釉层厚度比为0.01
‑
0.1，所述抗菌陶瓷离子交换前后色差值
△
E≤0.5(该色
差值意味着极细微的变色，无法通过肉眼辨认)。
[0009]进一步的，所述抗菌陶瓷中银离子含量为0.001
‑
0.3wt％。
[0010]进一步的，所述抗菌陶瓷银含量的最大值为1.0
‑
1.5at％，所述最大值分布在釉层表面0.1
‑
0.3％深度处(该比值为釉层表面至最大值的深度处与釉层厚度的比值)，所述釉层厚度为0.1
‑
0.3mm。
[0011]进一步的，所述抗菌陶瓷的抗菌R值＞2。
[0012]进一步的，所述抗菌陶瓷的耐急热变温差≥160℃。
[0013]进一步的，所述抗菌陶瓷表面用5％浓度的次氯酸钠消毒液，洗刷500次后抗菌率≥99％。
[0014]另一方面，本专利技术提供一种抗菌陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0015]清洗，将基础陶瓷放入纯水中进行清洗；
[0016]活化处理，将清洗后的基础陶瓷置入酸性溶液进行浸泡处理，后将基础陶瓷置入碱性溶液中碱性浸泡处理；
[0017]预热处理，将基础陶瓷放置预热炉内预热；
[0018]抗菌处理，将预热后的基础陶瓷置入熔融抗菌熔盐中，进行抗菌离子交换处理；
[0019]清洗，经抗菌离子交换后的基础陶瓷放入马弗炉内进行冷却，冷却后用纯水清洗。
[0020]进一步的，在酸性溶液浸泡处理后以及碱性溶液浸泡处理前进行酸质抛光。
[0021]进一步的，酸性溶液组分为草酸和水，其中草酸的浓度为0.6％
‑
1.5％。
[0022]进一步的，所述酸性溶液浸泡时间为1
‑
5min，温度60
‑
80℃。
[0023]进一步的，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液，其pH为11
‑
12。
[0024]进一步的，所述碱性溶液浸泡时间为3
‑
10min，温度40
‑
60℃。
[0025]进一步的，所述抗菌熔盐为含银、钾、钠的硝酸盐组合物，其中银离子的含量为0.1％
‑
5％。
[0026]更进一步的，所述硝酸盐组合物中还包含锂金属离子。
[0027]进一步的，所述抗菌离子交换温度控制在预热温度T1与熔盐温度T2需控制T2
‑
T1＜50℃。
[0028]更进一步的，所述熔盐温度T2为350
‑
440℃，优选360
‑
400℃。
[0029]进一步的，所述抗菌离子交换时间控制在5
‑
30min，优选5
‑
15min。
[0030]进一步的，所述抗菌熔盐为包含银、钾、钠金属离子的硝酸盐组合物，其中硝酸银的含量可根据陶瓷釉层中长石含量调整，釉层长石：硝酸银的质量比为10：1
‑
2。釉料主要由长石、石英、滑石、高岭土等混合而成，长石又分为钾长石、钠长石、霞石、锂长石等。在实际离子交换过程中，熔盐中银离子与钾离子由于与釉层中的钠离子发生交换，若熔盐浴中银离子的浓度过高，由于银离子半径小，银、钠离子半径接近，银离子优先与钠离子进行交换，会潜在地在更深的渗透深度形成较高的银含量，在一些情况下，银离子渗透得甚至比钾离子更深，而更深的银离子渗透，可导致釉层基材变色；若通过降低熔盐浴中银离子的量，以减缓上述效应，则意味着釉层的含银区域中银更少，会导致抗菌效率或性能降低；为使离子交换高效快速进行，可以通过检测釉层中长石的含量进而调整熔盐中硝酸银的含量。因此限定这样一个关系比值，可以获得较佳的离子交换效果。
[0031]另外，釉层中的钠离子含量与釉料长石成分密切相关，钠、钾、银是抗菌离子交换
主要参与的离子，银、钾离子的过度交换会致使釉面性能有所降低；若釉层中钠离子含量过多，则容易导致陶瓷釉面的机械性能降低。若釉层中钠离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌陶瓷，包括坯体与设于坯体表面的釉层，其特征在于，所述抗菌陶瓷通过离子交换使所述釉层表面延伸至内部一定深度的含Ag
+
区域，所述含Ag
+
区域的深度与所述釉层的厚度比为0.01
‑
0.1：1，所述抗菌陶瓷离子交换前后色差值
△
E≤0.5。2.根据权利要求1所述抗菌陶瓷，其特征在于，所述抗菌陶瓷中银离子含量为0.001
‑
0.3wt％，按釉层总重量计。3.根据权利要求1所述抗菌陶瓷，其特征在于，所述含Ag
+
区域中银含量的分布呈向上抛物线状，其最大值为1.0
‑
1.5at％，所述最大值分布在所述釉层表面至0.1
‑
0.3％深度处。4.根据权利要求1所述的抗菌陶瓷，其特征在于，所述抗菌陶瓷的抗菌R值＞2。5.根据权利要求1所述的抗菌陶瓷，其特征在于，所述抗菌陶瓷的耐急热变温差≥160℃。6.根据权利要求1所述的抗菌陶瓷，其特征在于，所述抗菌陶瓷表面用5％浓度的次氯酸钠消毒液，洗刷500次后抗菌率≥99％。7.一种如权利要求1
‑
6中任意一项所述抗菌陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗：将基础陶瓷放入纯水中进行清洗；(2)活化处理：将清洗后的基础陶瓷置入酸性溶液进行浸泡处理，后将基础陶瓷置入碱性溶液中浸泡处理；(3)预热处理：将基础陶瓷放置预热炉内预热；(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈招娣，谢祯瀛，林美灵，江美娟，刘颖，张勤，
申请(专利权)人：科立视材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：