[发明专利]一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法与应用。陶瓷釉料中包括基础釉料和复合抗菌剂，复合抗菌剂包括载体、以及钪、钕掺杂的氧化锌，钪、钕掺杂的氧化锌负载于载体中，形成包裹结构。陶瓷釉料的制备方法，包括以下步骤：将载体加入酸溶液中混合，得悬浮溶液；将酸溶液、碱溶液和水进行混合，得混合溶液；将悬浮溶液和混合溶液混合，并向其中加入可溶性锌盐、可溶性钪盐和可溶性钕盐，经混合后煅烧，得复合抗菌剂；将基础釉料和所述复合抗菌剂混合后进行研磨，得所述陶瓷釉料。本发明的陶瓷釉料可在日用陶瓷烧成温度1280‑1350℃，烧成时间8‑10h的烧成条件下，仍保持优异的抗菌性能和釉面质量。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种日用陶瓷功能材料，具体涉及一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法与应用。

背景技术

随着健康意识的不断增强，人们越来越重视日常生活中所使用的器具的卫生，除了表面的易清洁性能之外，也开始关注器具的抗菌性能。目前，抗菌日用陶瓷器具也已走进了消费者视野，而抗菌功能陶瓷器具主要通过抗菌釉料来实现。

银体系、锌体系和铜体系等金属离子抗菌剂是陶瓷领域广泛使用的抗菌剂，但鉴于银和铜体系金属离子抗菌存在釉面着色的缺陷以及成本高的问题，导致一般优先考虑锌体系抗菌剂。锌体系的抗菌剂不仅对釉面影响小而且氧化锌本身为提高釉光透过率的常用成分，因此，它更适合作为陶瓷釉料的抗菌剂，但是它的抗菌性能低于银体系，所以陶瓷釉料中一般采用银锌复合抗菌，比如磷酸锆载银锌抗菌剂作为高温领域陶瓷釉料的抗菌剂，但避免不了后期银离子着色对釉面的影响。

在日用陶瓷的烧制过程中，不仅要求烧成温度高(1280℃以上)、烧成时间长(8小时以上)，而且对产品装饰性能要求非常高，磷酸锆载银锌抗菌剂显然不是最佳选择。而现有的稀土抗菌陶瓷釉料，通常采用氧化锌、稀土元素镧和铈为原料先制备抗菌剂，再与基础釉料按照适合重量比复配而制得，但该类抗菌陶瓷釉料如直接应用于日用陶瓷的高温烧成时，抗菌成分易熔于玻璃相中，导致抗菌性能下降。

因此，亟需研发一种锌体系高温抗菌釉料以弥补日用陶瓷制备技术中的缺陷。

发明内容

本发明提出一种具有抗菌功能的陶瓷釉料及其制备方法与应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为克服上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种陶瓷釉料。

具体地，一种陶瓷釉料，所述陶瓷釉料包括基础釉料和复合抗菌剂，所述复合抗菌剂包括载体、以及钪、钕掺杂的氧化锌，所述钪、钕掺杂的氧化锌负载于所述载体中，形成包裹结构。

本发明提供的陶瓷釉料中含有复合抗菌剂，所述复合抗菌剂的主要抗菌成份为氧化锌，通过稀土钪和钕掺杂氧化锌有利于提高氧化锌的抗菌性能，同时将钪、钕掺杂的氧化锌负载于载体中，并形成包裹结构，可提高复合抗菌剂的整体热稳定性，从而实现陶瓷釉料在烧成温度为1280-1350℃条件下烧制8-10小时仍具有高的抗菌活性。

本发明的复合抗菌剂属于锌金属离子型无机抗菌剂，锌离子除了本身具有破坏细菌细胞酶的功能外，主要还是锌离子形成了氧化锌，利用ZnO光催化杀死细菌，其作用机理过程可以依据物质内部电子跃迁理论来解释，电子跃迁过程中形成大量空穴电子对，空穴电子对与空气中水和氧气发生反应的ΔG为负值，不需要外界给予能量就可以自发地发生反应生成自由基，自由基能够与酶中的化学键发生作用，使细菌的正常呼吸代谢功能停止，细胞内的内溶物会再次与自由基发生反应，最终将细菌残骸彻底分解为对环境无害的水和二氧化碳产物，但是ZnO的宽频带隙和低可见光利用率限制了其抗菌性能的发挥，所以需要稀土元素钪和钕掺杂到ZnO晶格中，降低禁带宽度，提高电子跃迁能力，从而提高氧化锌光催化抗菌活性。

同时，将钪、钕掺杂的氧化锌负载于载体中，载体主要用于包裹氧化锌晶体，避免陶瓷釉料在高温烧成过程中部分甚至全部氧化锌融入到玻璃相中形成非晶体，从而降低氧化锌的抗菌效果。