[发明专利]一种低温制备抗菌陶瓷的技术

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，更具体涉及利用一种多组分无机复合材料作为载体，在低温烧制条件下把抗菌活性剂牢固地烧结在陶瓷的表层上，使陶瓷具有显著抗菌性能。

背景技术

有害细菌病毒严重影响着人们的身体健康，得到广范的关注。为此，人们开发了各种抗菌制品。抗菌陶瓷与人们的生活密切相关。很多抗菌陶瓷的制备是通过在釉水里直接加入抗菌活性剂，再进行高温烧结制备抗菌陶瓷。如发明专利“无机抗菌陶瓷及生产工艺”（公开号CN1279222A）通过在釉水里直接加入一些如纳米银等抗菌活性剂，再进行高温烧结制备抗菌陶瓷。这种方法虽然简单，但由于成瓷温度要高达1300°C，在如此高的温度进行烧结，抗菌剂会因结构遭受破坏或挥发而失去活性，而要获得具有抗菌性能的陶瓷往往需要加入量比较大的抗菌活性材料，如此则会增加产品的生产成本。为了解决银抗菌活性剂无法耐高温煅烧的缺点问题，一些公开的专利和研究通过一些如CaSO₄、ZrO₂、硅的氧化物、铝的氧化物、硅铝酸盐以及磷酸锆等耐高温无机材料作为载体，让抗菌活性剂简单地吸附在材料上。耐高温无机材料载体虽能在一定程度上保护抗菌活性剂，但依然要消耗大量的抗菌活性材料。专利“抗菌陶瓷釉液及其应用”（公开号：CN1324783A）通过加入一些有机高分子经低温烘烤把抗菌剂附着在陶瓷上，但有机高分子的稳定性、持久性及硬度都远无法与无机陶瓷材料比。

本发明是针对目前抗菌剂在陶瓷应用上经高温煅烧会失去活性、需要加入量大等缺点，采用一种多组分无机材料作为载体，在低温煅烧条件下能把抗菌活性剂牢固地烧结在陶瓷的表层上制备抗菌陶瓷，抗菌活性剂因低温烧结所受影响很小。

发明内容

本发明将提供一种低温制备抗菌陶瓷的技术，即利用一种SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃- MO（MO为陶瓷增强、增韧、助熔等助剂）多组分无机材料作为载体，在750-1000°C下把抗菌活性剂烧结在陶瓷表面上，使陶瓷具有抗菌性能。可大幅度减少抗菌活性剂在抗菌陶瓷制备中的用量，有利于降低抗菌陶瓷品的生产成本。

本发明利用一种SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-MO（MO为陶瓷增强、增韧、助熔等助剂）多组分无机材料作为载体，在750~1000°C下把抗菌活性剂烧结在陶瓷表面上，使陶瓷具有抗菌性能。抗菌活性剂为纳米氧化银或氧化锌的一种或两种。经过烧结后抗菌活性剂能牢固地附着在陶瓷的表层上，表面光滑，同时有强的抗破性和化学稳定性。低温烧结可以很好地保护抗菌活性剂，可明显减少抗菌活性剂的使用量，具有明显的经济效益。所制备的抗菌陶瓷对常见的病毒细菌如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95-99%以上。

抗菌率测定方法：采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，配成含菌量为10⁵～10⁶cfu/mL的细菌悬液。将抗菌瓷片和不含抗菌剂的对照瓷片分别投入250mL的三角瓶中，分别加入95mL的磷酸盐缓冲液和5mL的菌液，于37°C振摇24小时。取0.5mL振摇后的样液，用稀释平板涂布法计算活菌数，测定对照样品平均菌落数和被试样品平均菌落数，并按如下公式计算抗菌陶瓷的抗菌率：

抗菌陶瓷的抗菌率（%）＝（对照样品平均菌落数－被试样品平均菌落数）／对照样品平均菌落数×100%。

本发明的方案为：

一种低温制备抗菌陶瓷的技术，其具体为以一种多组分无机材料作为载体，在750-1000℃下把抗菌活性剂烧结在陶瓷表面上获得抗菌陶瓷制品；所述的多组分无机材料的组成为SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-MO，其中SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃为基体材料，MO为陶瓷增强剂、陶瓷助熔剂和陶瓷增韧剂的混合物。