吸水性强抗菌陶瓷的制备方法与原理

黄克生

摘 要：吸水性强抗菌陶瓷制品的特点是吸水性强又能抗菌，吸水功能主要由硅藻土实现，抗菌功能由纳米二氧化钛银离子溶液实现。本文介绍了一种吸水性强的抗菌陶瓷的制备方法与技术原理。经过多次试制与检测，得到制备吸水性强抗菌陶瓷的最佳配方（wt%）为：硅藻土50、粘土18、氧化钙20、氧化铝12。利用此配方制备的样品吸水量达到40%，破坏强度达到1600 N，断裂模数达到2.96 MPa。

关键词：抗菌陶瓷；吸水性；抗菌性；制备方法；技术原理

1 引言

日常生活中的一些器皿，在使用后存在残留水分，如肥皂碟、牙刷座等，容易滋生细菌；电冰箱是生冷熟食进出频繁的地方，不细心处理防护，食物就会产生异味，进食时会直接影响人们的口感及健康；硅胶通常用于食品包装中的干燥剂，虽有吸湿但没有抗菌功能，食品在一定的时间内会发霉变质；人们洗澡后身上残留的水一出浴室就留在地板上，造成潮湿打滑、人摔跤的可能性。然而吸水性强的抗菌陶瓷制品以高效的抗菌及超强的吸水功能，能有效解决以上存在的问题。

本文充分利用现有的天然矿产资源（如硅藻土、粘土、氧化钙、氧化铝），采集后经破碎、球磨制成泥浆，经压泥机压成瓷泥后成型，坯体不上任何色釉，经高温烧成为吸水性强的抗菌陶瓷制品，然后再使陶瓷制品的表层附着一层纳米二氧化钛银离子溶液，经200～300 ℃烤制后成为吸水性强的抗菌陶瓷制品。该制品结构原理简单，制作方便，以高效的抗菌及超强的吸水功能，解决了器皿存在积水、腐变、潮湿及多余残留水分导致细菌滋生，变味、发霉的安全隐患，可广泛用于露天人行道砖、浴室外脚垫、肥皂碟、牙刷筒、马桶刷筒、冰箱除臭、物品包装干燥剂等领域改善及美化日常生活。

2 吸水性强的抗菌陶瓷制备工艺流程

本文经过多次试制与检测，得到制备吸水性强的抗菌陶瓷制品的最佳配方（wt%）为：硅藻土50、粘土18、氧化钙20、氧化铝12。其中粘土在结构中作为陶瓷载体的粘合剂，有粘合其他材料的能力；氧化铝起到骨架作用，使产品能在烧制过程中耐高温，使产品有较高的强度，防止产品断裂。本文制备的样品吸水量达到40%，破坏强度达到1600 N，断裂模数达到2.96 MPa。实验制备工艺流程如下：

（1） 将硅藻土磨成200～300目，粘土磨成400～500目，氧化钙200～300目，氧化铝200～300目；将各组分按比例配料，然后经破碎、球磨制成泥浆，经压泥机压成瓷泥；

（2） 成型：定制模具后可采用高压、滚压、灌浆等方式制作成各种形状；

（3） 将制作的各种形状的制品放入窑炉烧制5～8 h，烧制温度为1100～1200 ℃；

（4） 将烧制后的样品进行修整及磨光处理；

（5） 在样品表层附着杀菌材料（纳米二氧化钛银离子溶液）；然后进入窑炉在200～300 ℃温度下烤制30～50 min。

3 吸水性强抗菌陶瓷制品的吸水及抗菌原理

硅藻土是由单细胞水生植物硅藻的遗骸沉积所形成，这种硅藻的独特性能在于能吸收水中的游离硅形成其骨骸，当其生命结束后沉积，在一定的地质条件下形成硅藻土矿床。所以硅藻土具有多孔质构造，空隙度达90%～92%，有较强的吸附能力，能快速吸干残留水分达到干爽效果。硅藻土是一种天然材料，主要成分是SiO2，优质者色白，SiO2含量常超过70%。不含有害化学物质，除了具有不燃、隔音、防水、重量轻以及隔热等特点外，还有除湿、除臭、净化室内空气等作用，是优良的环保型室内外装修材料。

氧化钙是一种无机化合物，它的化学式是CaO，物理性质是表面白色粉末，具有吸湿性，氧化钙为碱性氧化物，有抑制细菌生长的功能。

纳米二氧化钛TiO2以其优异的抗菌性能广泛应用于卫生日用品（抗菌地砖、抗菌陶瓷卫生设施等），其具有对人体安全无毒、对皮肤没有刺激性、抗菌能力强、抗菌范围广、热稳定性好、高温下不变色、不分解、不挥发、不变质等特点。银离子是一种抗菌材料，自身可杀菌650多种，对大肠杆菌更是效果显著。银离子接受静电后会转化成磁场达到促进微循环的效果，最终保证无菌。

纳米二氧化钛溶液有如下使用性能：1）光催化性强、抗菌防霉、防臭；2）增加产品强度、增加耐磨性；3）有很好的成膜性，成膜光滑平整 ；4）具有极强的紫外线屏蔽作用、红外线反射作用；5）具有极强的抗污、自清洁作用；6）增加材料的渗透力、增加材料的粘附力；7）比表面积大、化学结合吸附性强，羟基带电荷，表面活性高等。

4 结语

本文经过多次试制与检测，得到制备吸水性强抗菌陶瓷的最佳配方（wt%）为：硅藻土50、粘土18、氧化钙20、氧化铝12。利用此配方制备的样品吸水量达到40%，破坏强度达到1600 N，断裂模数达到2.96 MPa。该吸水性强抗菌陶瓷制品的成功研发，能有效改善人们的生活环境，增加舒适度。