无机抗菌剂在日用陶瓷中的应用研究

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抗菌材料已经成为具有重要社会意义和经济价值的新一代功能材料。本论文首先阐述微生物的危害性、抗菌的概念、抗菌剂的种类、无机抗菌剂的抗菌机理、无机抗菌剂的制备方法和抗菌材料的应用国内外抗菌材料的进展。实验中采用固相法、共沉淀法和水热合成法制备出具有抗菌性能的Ag2Mo2O7、ZnMoO4和CoMoO4,对钼酸盐进行X射线衍射谱(XRD)和X射线光电子能谱(EDS)进行表征分析,并将三种钼酸盐与磷酸盐进行抗菌性对比测试,研究表明:此三种钼酸盐的抗菌性比相对应的磷酸盐抗菌性强。针对当前缺乏高温抗菌材料的现状,本实验制备具有耐高温性的载银磷酸锆抗菌剂。α-磷酸锆具备离子交换性能,至今研究的其合成方法需要的时间较长,一次性的合成量小,本实验采用共沉淀工艺大量合成的α-磷酸锆,然后采用液相法制备载银磷酸锆抗菌剂。将制备的载银磷酸锆分别在不同温度进行热处理,然后进行X射线衍射谱(XRD)和抑菌性能测试。研究表明:载银磷酸锆1100℃热处理后生成耐高温的磷酸锆银AgZr2(PO43化合物,可在室温直到1350℃保持良好的抗菌性能。实验中将载银磷酸锆抗菌剂加入陶瓷釉料中,在1350℃一次烧制成抗菌陶瓷,随后的抑菌率实验表明:当载银磷酸锆抗菌剂添加量为7%(抗菌剂相对于釉料的质量百分数)时,对大肠杆菌的抑菌率可达99.6%。生产成本降低有利于抗菌产品的推广,实验中研发降低制备抗菌日用陶瓷生产成本的二次施釉和仿釉上彩工艺,二次施釉工艺使用载银活性氧化铝抗菌剂和透明釉料,载银活性氧化铝抗菌剂加入透明釉料中,涂覆在成品陶瓷表面,1050℃热处理,保温15min,得到具有抗菌性能的日用陶瓷,抑菌率测试表明:载银活性氧化铝抗菌剂的加入量2.5%(抗菌剂相对釉料的质量百分数)时,抑菌率可达99.97%。仿釉上彩工艺使用载银纳米羟基磷灰石抗菌剂和低温熔剂,载银纳米羟基磷灰石抗菌剂与低温熔剂混合均匀,加入适量蒸馏水和增稠剂CMC,涂覆在成品陶瓷表面,经800℃烧结,保温20min,制备出抗菌日用陶瓷,抑菌率测试表明:载银纳米羟基磷灰石抗菌剂的加入量为9%(抗菌剂相对蒸馏水的质量百分比)时抑菌率为98.5%,并且此工艺可以与釉上彩装饰工艺同时进行。制备过程中热处理温度和保温时间的稍微偏差对抑菌率的影响微小。同时研究改善抗菌日用陶瓷的釉面。
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