CN103880476B - 一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有除菌、抗菌功能的陶瓷冷釉及其制备方法，它的原料按重量份数计包括：钛酸四丁酯1～8份、正硅酸乙酯1～8份、无水乙醇1～8份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、水玻璃1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份，将所述原料搅拌均匀成为料浆后均匀涂抹在陶瓷坯体上，干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。本发明所述的冷釉，适用于各种瓷质坯体的补釉，上釉后形成良好的中间层，且与坯体结合良好，具有优越的机械性能，而且陶瓷釉面光滑，色泽白灰清透，表面无缺陷，满足市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉及其制备方法，属于化工领域。
背景技术
“釉”是覆盖在陶瓷坯体表面上的富有光泽度玻璃状薄层，其功能在于改善坯体表面的物理和化学性能。通常陶瓷坯体表面的疏松多孔、粗糙无光，易玷污和吸湿等缺点影响制品的美观、卫生和机械性能，而釉料的使用可以克服这些缺点而完善制品的性能。首先，“釉”能提高陶瓷制品表面白度、光泽度，通过增加色彩和形成丰富多彩图案等起装饰作用；其次，提高制品的硬度、增加其热稳定性；然后，在化学性能上，防止液体、气体、微生物的侵蚀，使制品耐酸碱、抗腐蚀及抗菌。基于釉在陶瓷制品上的作用，釉料在陶瓷行业的重要性在不断突出和增强，直接影响陶瓷制品的品质和成本。
传统的制釉技术是依据坯体的性能要求，将陶瓷原料(石英、长石、粘土等)和一些化工原料按一定比例配合，经高温焙烧熔融而覆盖在坯体表面，形成富有光泽度的玻璃层。该技术制备的釉具有强的力学性能和高的光泽度，但是由于需要在高温条件下烧成(～1350℃)，烧成周期较长(14-16小时)，因此技术条件苛刻、能耗居高不下，不符合节能环保的要求。目前，一些低温烧结技术开始应用于陶瓷“釉”的制备。譬如，结晶釉的烧成温度可以在1150℃-1200℃完成，周期较短(50-60分钟)，采用的原材料以氧化锌和二氧化硅为主，二氧化钛作为成核剂(刘阳，等.中国陶瓷，2007,43(8)，36-37；陈淑刚，等.硅酸盐通报，2013,32(8)，1661-1665)。而如果在原料中添加氧化铬或者氧化铅等物质，将会是结晶温度进一步降低，那么釉的烧成温度在800～900℃就可以完成(汪永清，陶瓷学报，2009，30(3)341-344；谷菲菲，等.中国陶瓷，2010,46(8)，51-53)。
但是，无论是传统的高温烧结技术还是现有的结晶釉技术，都不能有效地节约能源、降低燃耗、提高生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉及其制备方法，该陶瓷冷釉能够在不超过100℃的条件下形成于陶瓷坯体表面，且能在日光照射下抗菌、除菌。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其原料按重量份数计包括：钛酸四丁酯1～8份、正硅酸乙酯1～8份、无水乙醇1～8份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、模数为1～3的水玻璃溶液1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份。
上述具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉的制备方法，将上述原料搅拌均匀成为料浆后均匀涂抹在陶瓷坯体上，干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。
上述具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯1～8份、正硅酸乙酯1～8份、无水乙醇1～8份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、模数为1～3的水玻璃溶液1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份；
(2)将步骤(1)准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，搅拌2小时以上，得到预混液；
(3)向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合2～3小时，形成混合浆料；
(4)将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置3～5天或者在60～100℃的养护箱里放置2～3天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。
按上述方案，所述偏高岭土的粒径不大于250目，所述氧化铝的粒径不大于300目。
本发明首先利用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯在乙醇中形成溶胶，然后在水和碱作用下发生凝胶作用，分别形成纳米二氧化钛及Si-O-Si空间网络结构；同时，利用偏高岭土、氧化铝、激活剂(水玻璃与氢氧化钠)在水的作用下发生链式反应、形成铝-氧-硅无机高分子链，得到三维网络结构，纳米粒子分散在三维网络结构中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明所述冷釉适用于各种瓷质坯体的补釉，上釉后釉面光滑、色泽白灰清透，坯体不变形、釉层无裂纹、有很好的坯釉适应性，制品具有良好的的机械性能，抗压强度达到25MPa以上，满足市场需求；
2)本发明所述冷釉成分中含有二氧化钛纳米粒子，在光照下具有杀菌除菌等功效，自然光照30min～60min，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭菌率达到80％以上；
3)本发明所述冷釉的制备方法简单，原料的混合浆料在常温或60～100℃下干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉，无需高温烧结，具有工艺简单、成本低、节约能源、保护环境等优点。
附图说明
图1是陶瓷坯体表面未涂覆冷釉和涂覆冷釉的效果对比图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯1份、正硅酸乙酯1份、无水乙醇1份、200目的偏高岭土1份、300目的氧化铝1份、模数为3的水玻璃溶液1份、氢氧化钠0.5份、水1份；
(2)将步骤(1)准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，机械搅拌器搅拌2小时，得到预混液；
(3)向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，在机械搅拌器搅拌下混合2小时，形成混合浆料；
(4)将混合浆料涂刷到需要装饰的陶瓷坯体上，常温放置3天进行干燥，陶瓷冷釉即在陶瓷坯体表面形成。
抗菌、除菌性能测试：
将本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体进行抗菌、除菌性能测试，根据文献(Journalof Chemical Technology and Metallurgy,2013,48,154-161)的方法，将培养有105cfu(细菌个数)/ml的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在釉层表面，自然光照1小时后，大肠杆菌的灭菌率为85％，金黄色葡萄球菌的灭菌率为88％。
抗压强度测试：
本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为26MPa。
实施例2
一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯1份、正硅酸乙酯8份、无水乙醇4份、250目的偏高岭土3份、300目的氧化铝4份、模数为3的水玻璃溶液2份、氢氧化钠1份、水5份；
(2)将步骤(1)准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，机械搅拌器搅拌3小时，得到预混液；
(3)向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，在机械搅拌器搅拌下混合3小时，形成混合浆料；
(4)将混合浆料涂刷到需要装饰的陶瓷坯体上，在60℃的养护箱里放置2天，陶瓷冷釉即在陶瓷坯体表面形成。
抗菌、除菌性能测试：
在与实施例1相同的测试条件下，将本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体进行抗菌、除菌性能测试，根据文献(Journal of Chemical Technology and Metallurgy,2013,48,154-161)的方法，将培养有105cfu(细菌个数)/ml的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在釉层表面，自然光照1小时后，大肠杆菌的灭菌率为80％，金黄色葡萄球菌的灭菌率为82％。
抗压强度测试：
本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为30MPa。
实施例3
一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯8份、正硅酸乙酯8份、无水乙醇8份、250目的偏高岭土4份、300目的氧化铝4份、模数为3的水玻璃溶液3份、氢氧化钠2份、水10份；
(2)将步骤(1)准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，机械搅拌器搅拌2.5小时，得到预混液；
(3)向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，在机械搅拌器搅拌下混合3小时，形成混合浆料；
(4)将混合浆料涂刷到需要装饰的陶瓷坯体上，在80℃的养护箱里放置2天，陶瓷冷釉即在陶瓷坯体表面形成。
抗菌、除菌性能测试：
在与实施例1相同的测试条件下，将本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体进行抗菌、除菌性能测试，根据文献(Journal of Chemical Technology and Metallurgy,2013,48,154-161)的方法，将培养有105cfu(细菌个数)/ml的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在釉层表面，自然光照1小时后，大肠杆菌的灭菌率为84％，金黄色葡萄球菌的灭菌率为86％。
抗压强度测试：
本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为25MPa。
实施例4
一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯3份、正硅酸乙酯6份、无水乙醇5份、200目的偏高岭土4份、300目的氧化铝3份、模数为1的水玻璃溶液2份、氢氧化钠0.5份、水10份；
(2)将步骤(1)准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，机械搅拌器搅拌2小时，得到预混液；
(3)向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，在机械搅拌器搅拌下混合2.5小时，形成混合浆料；
(4)将混合浆料涂刷到需要装饰的陶瓷坯体上，常温放置5天，陶瓷冷釉即在陶瓷坯体表面形成。
抗菌、除菌性能测试：
在与实施例1相同的测试条件下，将本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体进行抗菌、除菌性能测试，根据文献(Journal of Chemical Technology and Metallurgy,2013,48,154-161)的方法，将培养有105cfu(细菌个数)/ml的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在釉层表面，自然光照1小时后，大肠杆菌的灭菌率为80％，金黄色葡萄球菌的灭菌率为80％。
抗压强度测试：
本实施例制备的表面涂覆冷釉陶瓷坯体釉层釉面光滑、色泽白灰清透、无裂纹，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为26MPa。
Claims (4)
1.一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其特征在于：它的原料按重量份数计包括：钛酸四丁酯1～8份、正硅酸乙酯1～8份、无水乙醇1～8份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、模数为1～3的水玻璃溶液1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉，其特征在于：所述偏高岭土的粒径不大于250目，所述氧化铝的粒径不大于300目。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉的制备方法，其特征在于：将所述原料搅拌均匀成为料浆后均匀涂抹在陶瓷坯体上，干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。
4.根据权利要求2所述的一种具有抗菌、除菌功能的陶瓷冷釉的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：
（1）按重量份数计，准备原料钛酸四丁酯1～8份、正硅酸乙酯1～8份、无水乙醇1～8份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、模数为1～3的水玻璃溶液1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份；
（2）将步骤（1）准备好的钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和无水乙醇混合，搅拌2小时以上，得到预混液；
（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、模数为1～3的水玻璃溶液、氢氧化钠、水，搅拌混合2～3小时，形成混合浆料；
（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置3～5天或者在60～100℃的养护箱里放置2～3天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。
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