吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷的制備方法與原理

黃克生

摘 要：吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷制品的特點(diǎn)是吸水性強(qiáng)又能抗菌，吸水功能主要由硅藻土實(shí)現(xiàn)，抗菌功能由納米二氧化鈦銀離子溶液實(shí)現(xiàn)。本文介紹了一種吸水性強(qiáng)的抗菌陶瓷的制備方法與技術(shù)原理。經(jīng)過(guò)多次試制與檢測(cè)，得到制備吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷的最佳配方（wt%）為：硅藻土50、粘土18、氧化鈣20、氧化鋁12。利用此配方制備的樣品吸水量達(dá)到40%，破壞強(qiáng)度達(dá)到1600 N，斷裂模數(shù)達(dá)到2.96 MPa。

關(guān)鍵詞：抗菌陶瓷；吸水性；抗菌性；制備方法；技術(shù)原理

1 引言

日常生活中的一些器皿，在使用后存在殘留水分，如肥皂碟、牙刷座等，容易滋生細(xì)菌；電冰箱是生冷熟食進(jìn)出頻繁的地方，不細(xì)心處理防護(hù)，食物就會(huì)產(chǎn)生異味，進(jìn)食時(shí)會(huì)直接影響人們的口感及健康；硅膠通常用于食品包裝中的干燥劑，雖有吸濕但沒(méi)有抗菌功能，食品在一定的時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)霉變質(zhì)；人們洗澡后身上殘留的水一出浴室就留在地板上，造成潮濕打滑、人摔跤的可能性。然而吸水性強(qiáng)的抗菌陶瓷制品以高效的抗菌及超強(qiáng)的吸水功能，能有效解決以上存在的問(wèn)題。

本文充分利用現(xiàn)有的天然礦產(chǎn)資源（如硅藻土、粘土、氧化鈣、氧化鋁），采集后經(jīng)破碎、球磨制成泥漿，經(jīng)壓泥機(jī)壓成瓷泥后成型，坯體不上任何色釉，經(jīng)高溫?zé)蔀槲詮?qiáng)的抗菌陶瓷制品，然后再使陶瓷制品的表層附著一層納米二氧化鈦銀離子溶液，經(jīng)200～300 ℃烤制后成為吸水性強(qiáng)的抗菌陶瓷制品。該制品結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，制作方便，以高效的抗菌及超強(qiáng)的吸水功能，解決了器皿存在積水、腐變、潮濕及多余殘留水分導(dǎo)致細(xì)菌滋生，變味、發(fā)霉的安全隱患，可廣泛用于露天人行道磚、浴室外腳墊、肥皂碟、牙刷筒、馬桶刷筒、冰箱除臭、物品包裝干燥劑等領(lǐng)域改善及美化日常生活。

2 吸水性強(qiáng)的抗菌陶瓷制備工藝流程

本文經(jīng)過(guò)多次試制與檢測(cè)，得到制備吸水性強(qiáng)的抗菌陶瓷制品的最佳配方（wt%）為：硅藻土50、粘土18、氧化鈣20、氧化鋁12。其中粘土在結(jié)構(gòu)中作為陶瓷載體的粘合劑，有粘合其他材料的能力；氧化鋁起到骨架作用，使產(chǎn)品能在燒制過(guò)程中耐高溫，使產(chǎn)品有較高的強(qiáng)度，防止產(chǎn)品斷裂。本文制備的樣品吸水量達(dá)到40%，破壞強(qiáng)度達(dá)到1600 N，斷裂模數(shù)達(dá)到2.96 MPa。實(shí)驗(yàn)制備工藝流程如下：

（1） 將硅藻土磨成200～300目，粘土磨成400～500目，氧化鈣200～300目，氧化鋁200～300目；將各組分按比例配料，然后經(jīng)破碎、球磨制成泥漿，經(jīng)壓泥機(jī)壓成瓷泥；

（2） 成型：定制模具后可采用高壓、滾壓、灌漿等方式制作成各種形狀；

（3） 將制作的各種形狀的制品放入窯爐燒制5～8 h，燒制溫度為1100～1200 ℃；

（4） 將燒制后的樣品進(jìn)行修整及磨光處理；

（5） 在樣品表層附著殺菌材料（納米二氧化鈦銀離子溶液）；然后進(jìn)入窯爐在200～300 ℃溫度下烤制30～50 min。

3 吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷制品的吸水及抗菌原理

硅藻土是由單細(xì)胞水生植物硅藻的遺骸沉積所形成，這種硅藻的獨(dú)特性能在于能吸收水中的游離硅形成其骨骸，當(dāng)其生命結(jié)束后沉積，在一定的地質(zhì)條件下形成硅藻土礦床。所以硅藻土具有多孔質(zhì)構(gòu)造，空隙度達(dá)90%～92%，有較強(qiáng)的吸附能力，能快速吸干殘留水分達(dá)到干爽效果。硅藻土是一種天然材料，主要成分是SiO2，優(yōu)質(zhì)者色白，SiO2含量常超過(guò)70%。不含有害化學(xué)物質(zhì)，除了具有不燃、隔音、防水、重量輕以及隔熱等特點(diǎn)外，還有除濕、除臭、凈化室內(nèi)空氣等作用，是優(yōu)良的環(huán)保型室內(nèi)外裝修材料。

氧化鈣是一種無(wú)機(jī)化合物，它的化學(xué)式是CaO，物理性質(zhì)是表面白色粉末，具有吸濕性，氧化鈣為堿性氧化物，有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的功能。

納米二氧化鈦TiO2以其優(yōu)異的抗菌性能廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生日用品（抗菌地磚、抗菌陶瓷衛(wèi)生設(shè)施等），其具有對(duì)人體安全無(wú)毒、對(duì)皮膚沒(méi)有刺激性、抗菌能力強(qiáng)、抗菌范圍廣、熱穩(wěn)定性好、高溫下不變色、不分解、不揮發(fā)、不變質(zhì)等特點(diǎn)。銀離子是一種抗菌材料，自身可殺菌650多種，對(duì)大腸桿菌更是效果顯著。銀離子接受靜電后會(huì)轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)達(dá)到促進(jìn)微循環(huán)的效果，最終保證無(wú)菌。

納米二氧化鈦溶液有如下使用性能：1）光催化性強(qiáng)、抗菌防霉、防臭；2）增加產(chǎn)品強(qiáng)度、增加耐磨性；3）有很好的成膜性，成膜光滑平整 ；4）具有極強(qiáng)的紫外線屏蔽作用、紅外線反射作用；5）具有極強(qiáng)的抗污、自清潔作用；6）增加材料的滲透力、增加材料的粘附力；7）比表面積大、化學(xué)結(jié)合吸附性強(qiáng)，羥基帶電荷，表面活性高等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文經(jīng)過(guò)多次試制與檢測(cè)，得到制備吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷的最佳配方（wt%）為：硅藻土50、粘土18、氧化鈣20、氧化鋁12。利用此配方制備的樣品吸水量達(dá)到40%，破壞強(qiáng)度達(dá)到1600 N，斷裂模數(shù)達(dá)到2.96 MPa。該吸水性強(qiáng)抗菌陶瓷制品的成功研發(fā)，能有效改善人們的生活環(huán)境，增加舒適度。