本发明属于无机材料
技术领域：
，具体涉及一种陶瓷和石英板的高效抗菌新材料及其制备方法。
背景技术：
：随着社会的飞速发展，我们生活在一个被大量微生物充斥的空间，细菌、真菌和其他致病性微生物的广泛分布，将严重威胁着人们的健康，从而导致许多疾病的产生和传播。尤其是近年来病毒、禽流感病毒、雾霾肆虐等环境污染问题的出现更让人们意识到净化居家环境、清洁室外空气、保护水资源、大气资源等都与人类的健康息息相关，健康的生活环境和卫生质量已受到人们的青睐和重视，如何有效控制细菌的繁殖，依然是研究的重点。因此安全、无毒、无污染的抗菌产品己成为广大消费者的需求。抗菌材料是指材质本身具有杀灭或者抑制非益菌增殖的一类功能材料，将其添加到橡胶、塑料、陶瓷、棉织物、医疗设备、涂料、建筑等中，可制成抗菌产品，从而有效地阻止细菌、病毒的入侵，为人们提供一个健康的生活环境。人们对传统的日用陶瓷制品、家具环境的性能的要求，不再停留在简单的美观层次，而是体现在墙砖和地砖等制品的抗污性、抗菌性等方面。日常生活中常用的清洁方法是采用消毒剂、酸性或碱性除据剂之类的表面清洁剂，并用清洁刷反复地洗擦瓷砖表面以达到清洁除菌的目的。这种除菌除毒工作不但不轻松，而且消毒后的表面又会在短时间内被再次污染，除菌效果不理想且需要经常重复操作。此外，大量使用除菌剂和清洁剂也给人类环境带来巨大的压力，负面影响亦较大。引起的负面影响主要有水体富营养化造成的水体污染，而且若摄入量过多，也会危害人体健康。为了减少烦琐的洗涤除菌等操作，得到更为干净的的日用瓷砖。开发应用于陶瓷和石英板的抗菌材料，提高相关制品的抗菌能力是提高生活质量、降低环境负荷的有效途径。例如专利申请cn105036804a公开了一种养生抗菌陶瓷釉，由以下材料质量份数组成：贝壳10-30份、骨粉5-15份、三氧化二铝5-10份，三氧化二铁0.1-0.5份、锂辉石5-15份、氧化锡3-10份、德化矿石10-30份、水晶石5-10份、滑石1-5份、硅藻泥2-10；另加上普通透明釉的基础配方：石灰石10-15份、长石20-30份、锌1-5份、石英20-30份、碳酸镁1-4份。又如专利申请cn100493696a公开了一种掺杂纳米氧化锌及其制备方法和光催化降解有机物和抗菌的应用，其在纳米氧化锌中掺入银ag、稀土金属(镧la、铈ce、镨pr、钕nd、钐sm、铕eu、钆gd、镝dy、铒er、钇y)等，提高纳米氧化锌的光催化活性，用于降解有害化学物质和抗菌。在光照下产生比普通氧化锌更高的光催化活性，提高了抗菌能力；无光照时，由于银、锌、稀土金属等抗菌离子的作用，仍具有强烈的抗菌作用。其制备方法采用有机物络合法、喷雾热解法。掺杂纳米氧化锌可直接与其它材料混合使用，或作为添加剂加入塑料、陶瓷、纤维、木材、橡胶、玻璃、水泥、金属等材料中制成各种光催化和抗菌材料及制品。上述专利中抗菌材料虽然也具有良好的抗菌效果，但是其组分组成复杂，会影响产品原有的性状，并且应用于陶瓷釉料、本体和人造石英板时需要根据实际情况更换相关设备。技术实现要素：基于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌新材料，该材料包括纳米氧化锌、纳米钴、促进剂、分散剂和活化剂5种成分，不仅具有良好的抗菌效果，还能够提高产品的性状，提高其耐用性。本发明提供一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌新材料，包括以下重量份的组分：40-85份纳米氧化锌、0.3-10份纳米钴、0.5-3份促进剂、2-5份分散剂和15-20份活化剂。进一步地，所述高效抗菌新材料按照重量份数计，包括以下组分：60-80份纳米氧化锌、3-8份纳米钴、1-2份促进剂、3-4份分散剂和16-18份活化剂。更进一步地，所述高效抗菌新材料还包括以下重量份的组分：1-3份活性钙。进一步地，所述纳米氧化锌经过改性处理，包括以下步骤：纳米氧化锌粉放置于含有吐温-80的丙二醇中，加入四乙氧基硅烷，滴加入水，通入co2气体，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎焙烧后即得。更进一步地，所述纳米氧化锌的改性处理方法，包括以下步骤：纳米氧化锌粉放置于含有1.2-2.3％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入四乙氧基硅烷，加热至60-70℃，滴加入水，搅拌15-30min，冷却至25-30℃，然后通入co2气体，继续加热至80-90℃反应15-30min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在300-500℃下焙烧即得。进一步地，所述促进剂为氯化聚氧乙烯。进一步地，所述分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、聚异丁烯无灰磷酸酯中的一种或多种。进一步地，所述活化剂选自草酸及其可溶性盐、硅酸及其可溶性盐、乳酸及其可溶性盐中的一种或多种。更进一步地，所述活化剂为草酸和硅酸的混合物，所述草酸和硅酸的质量比为2-4:1。本发明还提供上述高效抗菌新材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌和纳米钴，混合并搅拌均匀，加热，得混合物1；(2)混合物1降温后，逐步加入促进剂和分散剂混合，研磨，即得。或上述高效抗菌新材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌、纳米钴、活化钙，混合并搅拌均匀，加热，得混合物1；(2)混合物1降温后，逐步加入促进剂和分散剂混合，研磨，即得。进一步地，所述步骤1中加热温度为80-90℃。进一步地，所述步骤(2)中降温至25-40℃，加入1/3的促进剂和1/2的分散剂混合，研磨；再加入1/3的促进剂和1/2的分散剂混合，研磨；最后加入剩余1/3的促进剂，即得终产品。更进一步地，所述研磨方法为磨球研磨。本发明进一步提供上述高效抗菌新材料在陶瓷本体、陶瓷釉料和人造石英板中的应用。进一步地，所述高效抗菌新材料在陶瓷本体中的应用中，高效抗菌新材料的添加量为陶瓷本体质量的2.5-4％。进一步地，所述高效抗菌新材料在人造石英板中的应用中，高效抗菌新材料的添加量为人造石英板质量的2-3％。进一步地，所述所述高效抗菌新材料在陶瓷釉料的应用中，高效抗菌新材料的添加量为陶瓷釉料质量的2.5-4％，以代替陶瓷釉料中9-10％的高锌氧化锌。本发明的有益效果为：(1)本发明提供的高效抑菌新材料杀菌范围广，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草菌、沙门氏菌、绿脓菌等各种细菌、病毒都具有良好的杀灭能力，将其应用于陶瓷釉料、本体和人造石英板中，使其能够净化室内环境，保护人体健康。(2)本发明提供的高效抑菌新材料不仅具有良好的杀菌性能，其添加于陶瓷釉料、本体和人造石英板中，还能改善其产品性能，降低产品煅烧工艺温度，缩短煅烧时间，大大提高生产效率，降低生产成本，提高生产质量。(3)本发明还对纳米氧化锌进行了改性处理，并通过活化剂的作用显著提高高效抑菌新材料的抗菌性能，特别是能够改善陶瓷釉料的光泽度。(4)本发明提供的高效抑菌新材料可以直接应用于传统陶瓷釉料、本体和人造石英板的制备工艺，无需更换相关工艺条件和设备，避免成本的增加，具有良好的经济效益。具体实施方式实施例1一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：70份纳米氧化锌、6份纳米钴、1.5份氯化聚氧乙烯、3份聚异丁烯丁二酸酯和17份活化剂(由草酸和硅酸组成，草酸和硅酸的质量比为3:1)制备方法：首先对纳米氧化锌进行改性处理：70份纳米氧化锌粉放置于200份含有1.7％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入5份四乙氧基硅烷，加热至65℃，滴加入水，搅拌20min，冷却至28℃，然后通入co2气体，继续加热至85℃反应20min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在400℃下焙烧即得。然后制备抗菌材料：(1)将草酸和硅酸组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌和纳米钴，混合并搅拌均匀，加热至85℃，得混合物1；(2)混合物1降温至30℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2d的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。所述高效抗菌新材料可添加陶瓷本体质量的3％应用于陶瓷本体制备中。所述高效抗菌新材料可添加人造石英板质量的2.5％应用于人造石英板制备中。所述高效抗菌新材料可添加陶瓷釉料质量的3％应用于陶瓷釉料制备中，代替陶瓷釉料中9-10％的高锌氧化锌。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色鲜艳。实施例2一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：70份纳米氧化锌、6份纳米钴、2份活性钙、1.5份氯化聚氧乙烯、3份聚异丁烯丁二酸酯和17份活化剂(由草酸和硅酸组成，草酸和硅酸的质量比为3:1)制备方法：首先对纳米氧化锌进行改性处理：70份纳米氧化锌粉放置于200份含有1.7％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入5份四乙氧基硅烷，加热至65℃，滴加入水，搅拌20min，冷却至28℃，然后通入co2气体，继续加热至85℃反应20min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在400℃下焙烧即得。然后制备抗菌材料：(1)将草酸和硅酸组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌、纳米钴和活化钙，混合并搅拌均匀，加热至85℃，得混合物1；(2)混合物1降温至30℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。具体应用同实施例1。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色鲜艳。实施例3一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：60份纳米氧化锌、3份纳米钴、1份氯化聚氧乙烯、3份聚异丁烯无灰磷酸酯和16份活化剂(乳酸和草酸钠，质量比为1:1)制备方法：(1)将乳酸和草酸钠组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌和纳米钴，混合并搅拌均匀，加热至80℃，得混合物1；(2)混合物1降温至25℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯无灰磷酸酯混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/d的聚异丁烯无灰磷酸酯混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。具体应用同实施例1。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色一般，与市售产品相当。实施例4一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：80份纳米氧化锌、8份纳米钴、1份活化钙、2份氯化聚氧乙烯、4份聚异丁烯丁二酰亚胺和18份活化剂(由草酸和硅酸组成，草酸和硅酸的质量比为2:1)制备方法：首先对纳米氧化锌进行改性处理：80份纳米氧化锌粉放置于250份含有1.2％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入7份四乙氧基硅烷，加热至60℃，滴加入水，搅拌15min，冷却至25℃，然后通入co2气体，继续加热至80℃反应30min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在300℃下焙烧即得。然后制备抗菌材料：(1)将草酸和硅酸组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌、纳米钴和活化钙，混合并搅拌均匀，加热至90℃，得混合物1；(2)混合物1降温至40℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酰亚胺混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酰亚胺混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。具体应用同实施例1。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色鲜艳。实施例5一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：85份纳米氧化锌、10份纳米钴、3份活化钙、3份氯化聚氧乙烯、5份聚异丁烯丁二酸酯和20份活化剂(由草酸和硅酸组成，草酸和硅酸的质量比为4:1)制备方法：首先对纳米氧化锌进行改性处理：85份纳米氧化锌粉放置于280份含有2.3％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入8份四乙氧基硅烷，加热至70℃，滴加入水，搅拌30min，冷却至30℃，然后通入co2气体，继续加热至90℃反应15min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在500℃下焙烧即得。然后制备抗菌材料：(1)将草酸和硅酸组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌、纳米钴、活化钙，混合并搅拌均匀，加热至85℃，得混合物1；(2)混合物1降温至30℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。具体应用同实施例1。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色鲜艳。实施例6一种用于陶瓷和石英板的高效抗菌材料及其制备组分：40份纳米氧化锌、0.3份纳米钴、0.5份氯化聚氧乙烯、2份聚异丁烯丁二酸酯和15份硅酸钾。制备方法：首先对纳米氧化锌进行改性处理：40份纳米氧化锌粉放置于120份含有2.0％的吐温-80的丙二醇中，通过胶体磨研磨，加入3份四乙氧基硅烷，加热至70℃，滴加入水，搅拌30min，冷却至30℃，然后通入co2气体，继续加热至90℃反应15min，过滤，滤饼通过丙二醇洗涤，干燥粉碎后在450℃下焙烧即得.然后制备抗菌材料：(1)将硅酸钾溶于水中，加入纳米氧化锌、纳米钴，混合并搅拌均匀，加热至85℃，得混合物1；(2)混合物1降温至30℃，加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；再加入1/3的氯化聚氧乙烯和1/2的聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨；最后加入剩余1/3的氯化聚氧乙烯，即得终产品。具体应用同实施例1。在陶瓷釉料中应用后，其终产品的颜色鲜艳。对比例1采用氧化锌代替纳米氧化锌制备的抗菌材料及其制备除纳米氧化锌替换为普通氧化锌(粒径在5-20μm)外，其余同实施例1。对比例2不含纳米氧化钴的抗菌材料及其制备除不含纳米氧化钴外，其余同实施例1。对比例3采用不同活化剂制备得到的抗菌材料及其制备除采用甲酸为活化剂外，其余同实施例1。对比例4不同改性处理纳米氧化锌制备的抗菌材来及其制备除纳米氧化锌的改性处理方法不同外，其余同实施例1。具体纳米氧化锌改性方法为：将丙二醇替换为异丙醇70份纳米氧化锌粉放置于200份含有1.7％的吐温-80的异丙醇中，通过胶体磨研磨，加入5份四乙氧基硅烷，加热至65℃，滴加入水，搅拌20min，冷却至28℃，然后通入co2气体，继续加热至85℃反应20min，过滤，滤饼通过异丙醇洗涤，干燥粉碎后在400℃下焙烧即得。其在陶瓷釉料中应用后，其终产品颜色比较鲜艳。对比例5不同制备步骤制备得到的抗菌材料及其制备除产品制备方法不同外，其余同实施例1具体制备方法为：(1)将草酸和硅酸组成的活化剂溶于水中，加入纳米氧化锌和纳米钴，混合并搅拌均匀，加热至85℃，得混合物1；(2)混合物1降温至30℃，加入氯化聚氧乙烯和聚异丁烯丁二酸酯混合，研磨，即得终产品。效果例1各抗菌材料的抗菌活性实验菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌试验方法：按照jc/t897-2014标准中方法测试实施例1-6，对比例1-5的抗菌材料应用于陶瓷本体、人造石英板、陶瓷釉料后的产品的抗菌性能，结果如下表1：表1各抗菌材料的抗菌性能由表1数据可以看出，本申请提供的抗菌材料在陶瓷本体、人造石英板和陶瓷釉料中具有良好的抗菌效果。效果例2各抗菌材料对人造石英板性能的影响将实施例1-6、对比例1-5所得人造石英石板材进行巴氏硬度和耐高温试验研究，检测标准为：jc/t908-2013。其中耐高温性能评价标准为：无影响：颜色和质感无变化；轻微影响：颜色和质感的变化只能在某些特殊的角度和方向观察到；适度影响：颜色和质感的变化可在任何角度和方向观察到，但没有显著改变试样的原始状况；显著影响：颜色和质感发生了明显变化，包括破裂、裂缝或鼓泡。表2抗菌材料应用于人造石英板中石英板的莫氏硬度和耐高温性能巴氏硬度耐高温性能实施例177无影响实施例287无影响实施例374无影响实施例482无影响实施例580无影响实施例676无影响对比例169适度影响对比例269适度影响对比例362适度影响对比例470轻微影响对比例564适度影响上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。当前第1页12