[发明专利]一种抗菌陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷制备领域，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⁺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。制备方法包括(1)清洗、(2)活化处理、(3)预热处理、(4)抗菌处理、(5)清洗。本发明通过在满足抗菌性能需求的同时，提高抗菌效果的持续性和耐久性，并且有效降低离子交换后产生的氧化还原变色问题。

技术领域

本发明涉及陶瓷制备领域，尤其涉及一种抗菌陶瓷及其制备方法。

背景技术

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。

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。

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。

本发明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。

发明内容

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。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

一方面本发明提供一种抗菌陶瓷，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)。

进一步的，所述抗菌陶瓷中银离子含量为0.001-0.3wt％。

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。

进一步的，所述抗菌陶瓷的抗菌R值＞2。