[发明专利]一种抗菌陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷制备领域，具体涉及一种抗菌陶瓷的制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人们的生活水平不断提高，但是对环境的破坏也越来越严重，据统计，全世界每年大约有1700万人死于细菌感染。研制和利用新型抗菌材料来抑制和杀灭有害细菌是提高人类健康水平的一个重要方面。因此近20年来国内外投入了大量的人力物力来开发抗菌材料产业，取得了显著的经济效益和社会效益，抗菌产品的应用领域也已经遍布家电、厨卫、纺织、玩具、建材、信息通讯等十几个行业。

要使材料具有抗菌效果，就离不开抗菌剂。抗菌剂是指能够在一定时间内，使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒)的生长或繁殖保持在必要水平以下，或者直接消灭细菌的化学物质。抗菌剂可分为天然类、有机类和无机类等。天然生物抗菌剂来源于自然界，人们通过提取、纯化获得，资源极其丰富，例如：壳聚糖、天然萃取物等。但因耐热性差和加工困难等问题，天然抗菌剂难以实现大规模市场化。有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性较差，容易水解，有效期短，应用领域受到限制。

无机抗菌剂的抗菌机理一般分为两类，一是接触反应，抗菌剂离子与细菌接触反应后，造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍，使菌体失去活性。不同的抗菌剂离子的抗菌效果，按其大小次序排列Ag>Co>Ni>Al>Cu>Zn>Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca等。二是光催化反应，在光的作用下，产生羟基自由基或活性氧离子，在短时间内破坏细菌的繁殖能力而使细胞死亡，从而达到抗菌的目的。以接触反应为机理的无机抗菌剂主要是银系抗菌剂。以光催化反应为机理的锐钛矿型二氧化钛抗菌剂。无机抗菌剂具有耐热性好、抗菌谱广、有效抗菌期长、毒性低、不产生耐药性等优点,主要应用于纺织、塑料、涂料及建筑卫生陶瓷等方面。

造型丰富多彩的陶瓷产品既具实用性又具有较高的观赏性，是广受人们喜爱的极具有中国特色的产品。陶瓷由于具有特殊的孔隙结构，用陶瓷壶泡茶确有不夺香又无熟汤气，不失原味，色、香、味皆蕴，坯胎透气而不渗水，注茶盛暑越宿不馊，日久不起腻苔，使用越久，器身色泽越发光润。传统的陶瓷一般用于制造日用器具、园林雕塑品、工艺陈设品等。陶瓷茶壶款式繁多，色彩纷呈，古朴精雅，实用与陈设兼备而独步千秋，享誉中外。

抗菌材料的制备工艺的关键是把抗菌剂和载体材料良好地结合起来。抗菌陶瓷制品一般将抗菌剂通过各种技术途径涂覆于陶瓷表面，特别是釉面。包括抗菌陶瓷在内的抗菌日用陶瓷生产时还有许多技术问题需要解决。如，以银系抗菌剂接触反应杀菌为机制的抗菌陶瓷，具有快速杀菌的优势，其杀菌主要依靠金属的缓释性溶出而起到杀菌功能，随着银离子逐渐溶出，杀菌功能逐渐衰减，最终产品将失去杀菌功能。此外，银易氧化，会导致陶瓷釉面变色，影响外观质量。又如，以纳米尺寸锐钛矿型二氧化钛光催化杀菌为机制的抗菌陶瓷，具有高效广谱等优点，应用于陶瓷生产时，尚存在一些问题，如为保持锐钛矿型结构，避免烧成过程中的晶型转变，二氧化钛往往以薄膜的形式涂覆于陶瓷表面，经过较低温度的处理形成涂层和陶瓷的结合，涂覆层和陶瓷表面的结合力不够，使用耐久性差，且涂覆需要专用设备，成本较高。而如果将纳米尺寸二氧化钛直接配料于釉料中，则在陶瓷烧成过程中，锐钛矿型二氧化钛晶型转变成金红石型、且晶粒易长大等使杀菌能力大大降低等问题。

在陶瓷的素烧胎体中引入抗菌剂，使陶瓷具备抗菌功能，有一些天然优势，如抗菌剂组合进入陶瓷素烧坯体，相对于传统将抗菌剂组装进入陶瓷釉面的方法而言，采用银系抗菌剂容易发生的釉面变色现象就不复存在，不会影响陶瓷成品的美观及观赏性。抗菌陶瓷目前仅有个别实施例，采用壳聚糖等天然有机抗菌剂，通过渗透的方法，组装进入陶瓷孔隙，形成物理吸附，赋予陶瓷一定的抗菌功能。这种方法存在以下不足：(1)在使用过程中，由于有机抗菌剂易水解、耐热性较弱，日常生活中反复使用容易导致抗菌性能减弱；(2)由于基体与抗菌剂之间为物理吸附，抗菌剂容易溶出，抗菌功能耐久性较弱。

人们对各类日用产品抗菌保健功能日益增长，但目前抗菌陶瓷的制备方法存在很多不足，因此需要一种使陶瓷制品在保证传统的观赏和使用性能的前提下，同时具备优异的抗菌保健功能，并能在较长时间内保持其抗菌能力的抗菌陶瓷的制备方法。

发明内容