一、前言
随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的普遍提高，人们的环境意识和自我保健意识发生了很大的改变，特别是对与已朝夕相处的卫生陶瓷洁具也有了进一步的要求，不但要求具有好的排污功能、美观的装饰效果，更期望具有抗菌保健和自洁净化功能。特别是我国加入wto后，建筑卫生陶瓷面对国内外众多的知名品牌和激烈动荡的竞争市场，企业只有不断开发具有自己特色的高新技术产品，才能满足和适应不断变化的市场需求，才能立于不败之地。就是在这样的社会背景和市场格局下，我们美林陶瓷技术开发中心，利用纳米复合稀土抗菌材料，研制成功了具有抗菌保健和自洁净化功能的卫生陶瓷，投放市场后深受用户青睐和好评。
二、纳米复合稀土抗菌材料的特点
众所周知，无机盐类银、铜系列抗菌材料，在中国的古代就开始为人们所利用，也是目前使用最多的抗菌材料，它是利用缓释的银、铜离子，使细菌失去活性，达到杀死细菌的目的，但它不能自动分解死后的细菌残骸（包括内毒素等致命物质），而且其杀菌持久性一直颇受人们质疑。
纳米复合稀土抗菌材料，是利用已被催化领域广泛应用的稀土元素，经过纳米级强化处理后，高温复合而成的。由于稀土元素具有独特的原子结构特点，其原子的最外层电子结构相同，此外层电子结构相似，而倒数第二层4f轨道上有能量非常活跃的未成对电子，该电子在不需光照的条件下，就能自动发生电子跃迁，形成带负电的高活性电子ev，同时在价带上产生带正电的空穴hvb+，在电场作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置，hvb+将吸附在表面的oh和水分子氧化成具有强氧化能力的活性自由基·oh和负氧离子o2-。活性自由基·oh进一步与细菌细胞膜发生作用，实现杀死细菌，并最终将其降解为co2和h2o等无害物资；抗菌材料的这种杀菌作用同催化剂一样，可循环进行，是持久有效的。其形成的负氧离子对人体机能的改善、净化环境空气均具有有益的作用，活性氧研究权威冉羽韧负医学博士和渡部一郎医学教授也分别在自己的研究所和试验室通过试验和检测证实了这一点。
三、研制试验
1、试验用原料及化学成分 表1
2、试验室试验：分两步进行，首先按照常规试验程序，将纳米复合稀土抗菌材料同其它釉用原料一起，按照拟定的不同配方，配磨加工后，制作成100×100㎜的陶瓷试片，随生产窑炉进行烧成试验，根据试验的釉面质量情况，对原料配方不断进行优化调整，以简化工艺、提高釉面质量、降低生产成本、增加细菌杀抑率为指导原则，在试验的20多个配方中，最终选定17#、18#两个釉面质量较好的配方；第二步，在上述选好的两个配方中，进行不同抗菌剂加入量的调整试验，通过对10个配方的试片进行抗菌效果检测，试验结果见表2和表3。发现a-5#和b-3#配方较为理想，经综合考虑后对b-3#配方进行生产性扩大试验。
表2 不同配方的釉面质量情况
表3 不同抗菌剂加入量的抗菌结果及釉面质量
四、生产性试验
1、釉料制备：同现生产卫生瓷用釉料加工方式一致，按不同配比干法称量后，直接入球磨至符合细度要求后出磨、过筛、除铁备用。
2、施釉：生产底釉--采用生产用大号喷枪，需施面釉部位喷三遍；其余部位喷四遍。
3、烧成：在现生产65米、82米隧道窑中同其它产品一起烧成。
4、抗菌釉工艺参数：
料：球：水=1:2.2:0.5；比重：1.740-1.760g/ml；细度：400目筛余0.4-0.8%； 过筛：160-180目双层筛；
流速：16-20秒（500ml）；干燥时间：20-30秒；粘度：400厘帕；烧成温度：1195-1200℃
烧成周期16小时。
五、产品主要性能检测
1、常规性能：
经山东省建筑卫生陶瓷质检站对抗菌产品进行常规性能指标检测，（产品外观、耐急冷急热、抗龟裂等）结果完全符合国标gb/t6952-1999的要求。
2、抗菌性能检测：
经卫生部北京生物制品研究所检测，本抗菌卫生陶瓷对金黄色葡萄球菌（25923）具有显著的杀抑效果，其24小时杀抑率达到99.7%，检测对比结果见表4。
表4 抗菌卫生陶瓷细菌杀抑率试验结果
3、产生负离子性能的检测
经中国建筑材料科学研究院对本抗菌卫生陶瓷表面附近空气中的负离子浓度进行检测，结果见表5。
表5 抗菌卫生陶瓷表面附近空气中的负离子浓度
由表5可见，抗菌卫生陶瓷表面附近空气中的负离子浓度可增加183个/cm3，普通卫生陶瓷表面附近空气中的负离子浓度减少了14个/cm3。因此，抗菌卫生陶瓷具有产生负离子的功能。
六、结论
本研究利用纳米复合耐高温抗菌材料生产卫生陶瓷，同银系无机材料抗菌产品相比，生产工艺控制简便，易于规模化生产加工，且产品釉面光亮平滑，质量好，成本低。该技术开发的抗菌卫生陶瓷，除常规性能符合国家标准外，经多家权威部门检测，对金黄色葡萄球菌的24小时杀菌率达到99.7%，本产品表面附近空气中负离子的浓度可增加183个/cm3。因此，利用该技术生产的卫生陶瓷，不仅具有较高的抗菌杀菌效果，而且具有增加周围负离子浓度、净化环境空气等保健功能，具有较高的推广使用价值。
|