[发明专利]高效纳米抗菌功能陶瓷的制备方法和应用

说明书

                            技术领域

本发明涉及高效纳米抗菌功能陶瓷(陶瓷或炻器，包括陶瓷或炻器球)的制备方法和应用。

                            技术背景

纳米技术在陶瓷的抗菌、灭菌方面是新兴的研究领域，其核心是将抗菌剂制成纳米级材料，使得纳米微粒具有很高的表面活性，为抗菌剂与细菌接触创造良好的条件，提高杀菌率。抗菌功能陶瓷是上世纪80年代末兴起的一类陶瓷产品，其釉面能够抑制附着的细菌繁殖，杀死各类细菌，有效地避免细菌的交叉感染。目前应用最广的抗菌技术有两种：一种技术是采用TiO₂为代表的光催化剂在光照条件下产生氧化能力很强的羟基自由基和活性态氧，该技术可用于杀菌和使有机污染物分解成无毒的二氧化碳、水和简单的无机物。该技术不仅能杀菌，而且能使细菌遗骸彻底分解，不会造成新的污染。本发明“高效纳米TiO₂光催化抗菌陶瓷或炻器”正是属于这一技术范畴，采取在TiO₂另中掺入少量的银、铁、稀土元素化学成分，以提高光催化效率。同时TiO₂成膜后的颗粒大小为纳米级，形成膜的厚度也为纳米级，因此是一种高效纳米抗菌功能陶瓷。另一种灭菌技术为具有抗菌作用的难溶金属化合物，其中以无机银盐最具代表性，它们通过与细胞蛋白质的巯基反应，使之丧失分裂繁殖能力，此类抗菌剂作用持久、广谱、耐热、安全，不易产生抗药性。进入90年代以来，发达国家在抗菌材料方面研究活跃，抗菌陶瓷及制品已纷纷投入市场，其中纳米抗菌功能陶瓷正在成为研发的热点。在此领域内我国的起步较晚，与国外在产品开发和抗菌材料方面的研究差距明显，但也有一些相关的专利成果报道，如：

CN1320580公开了一种抗菌陶瓷制品的制作方法，该方法由制坯、素烧或者不素烧、施普通釉、施抗菌釉、烧结等工序组成。其中施釉工序为2次施釉，即施了普通釉后接着又施由抗菌剂与与原制品的普通釉混合制成的抗菌釉，抗菌釉由抗菌剂与普通釉混合制成，配制的原则是抗菌釉中的抗菌金属氧化物的浓度为1～8wt％。该发明具有简化工序、降低成本，节约能耗、操作简便、抗菌率高等优点，可广泛用于各种陶瓷制品的制作。

CN1301678公开了将抗菌效果好、安全可靠的银、锌离子以磷酸钙为载体引入到釉中，以及釉料中引入氟化钙、钾长石等助溶剂，在氧化气氛和1500℃以下烧成制得抗菌陶瓷；其抗菌防霉效果明显。该发明不用改变原有陶瓷的生产工艺，不用增加设备投入，加入助溶剂使釉烧温度降低，使抗菌陶瓷制品在较低温度下一次烧成，节约了能源，降低了成本。

CN1331059公开了抗菌陶瓷由坯体制备、分别施以普通釉或抗菌釉(或仅施抗菌釉)、烧结、检验等工序制成，其特征在于：①坯体的组分及含量为：SiO₂ 68～71％，Al₂O₃ 16～20％，Fe₂O₃ 0.3～0.7％，CaO 0.4～0.5％，MgO 0.6％，K₂O+Na₂O 3～4％；②普通釉的组分含量为：SiO₂ 71～73％，Al₂O₃ 13～15％，Fe₂O₃ 0.2～0.4％，CaO 0.4～0.5％，MgO 3～4％，K₂O+Na₂O 7～9％；③抗菌釉是高温无机抗菌剂与普通釉的混合体，其混合比例为：高温无机抗菌剂与普通釉之比为0.2～5∶1，所得材料具有抗菌效果佳、经久耐用等优点。

CN1519051本发明公开了一种用于制造光催化抗菌陶瓷的喷涂液，属于抗菌陶瓷生产技术领域。由纳米TiO₂溶胶和占纳米TiO₂溶胶重量2～3％的担载型TiO₂粉末催化剂。纳米TiO₂溶胶由钛酸四丁酯水解反应制得，反应过程中加入适量有机酸控制纳米TiO₂溶胶微粒的粒度。担载型TiO₂粉末催化剂为担载Pt、Fe、Rh、V之任一种金属或者金属氧化物的锐钛矿型TiO₂粉末。利用本发明喷涂液制得的抗菌陶瓷催化剂薄膜与陶瓷结合紧密，抗菌性能好，但直接使用的TiO₂粉末难以达到纳米级。