一种表面具有抗菌涂层的紫陶及其制备方法

1.本发明涉及陶瓷表面改性技术领域，尤其涉及一种表面具有抗菌涂层的紫陶及其制备方法。


背景技术：

2.建水紫陶是中国四大名陶之一，其发展由来已久，至目前为止，其功能主要是储存、装饰等，在其功能性改进或创新方面研究较少。而且由于陶器表面粗糙多孔，在用于存储固态或者液态食物的过程中，不易清洗，表面孔洞容易吸附残渣，从而导致器皿发臭发霉。所以陶器表面的抗菌功能的改进，对于陶瓷的存储功能具有巨大的实际意义。而紫陶由于其泥料的颗粒均匀性以及烧结以后的孔洞结构与其他陶类区别很大，发明人经过多方实验后发现，紫陶的表面功能涂层的涂布无法使用通用的方法。
3.因此，本领域的技术人员致力于开发一种表面具有抗菌涂层的紫陶及其制备方法。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种表面具有抗菌涂层的紫陶及其制备方法。经过一系列的实验和实际工艺验证，本发明发明人在紫陶表面制备了一层氧化钛涂层，利用纳米氧化钛溶胶的自清洁性能成功实现氧化钛溶胶对紫陶的表面改性，从而改善了紫陶表面的自清洁性能(即抗菌性能)。在不影响其原储存性能以及特性的基础上，进一步优化了其储存性能。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
6.步骤一、通过紫陶泥制作紫陶土坯，所述紫陶泥包括紫陶红泥和紫陶白泥；
7.步骤二、将干燥的紫陶土坯进行预烧得到紫陶；
8.步骤三、将质量体积浓度为4～6mg/ml的纳米氧化钛溶胶涂布在预烧后的紫陶表面，等待其干燥；
9.步骤四、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶进行复烧，即得到表面具有抗菌涂层的紫陶。
10.优选地，所述紫陶泥原料为云南建水的五色土。
11.优选地，步骤二中，将所述紫陶红泥制作的紫陶土坯预烧至600℃-1165℃。
12.优选地，步骤二中，将所述紫陶白泥制作的紫陶土坯预烧至600℃-1230℃。
13.优选地，所述纳米氧化钛溶胶的粒径大小为10nm-100nm。
14.优选地，步骤四中，将所述紫陶红泥制作的紫陶复烧至1100℃-1165℃。
15.优选地，步骤四中，将所述紫陶白泥制作的紫陶复烧至1190℃-1230℃。
16.优选地，紫陶红泥制作的紫陶预烧至600℃的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至600℃煅烧200分钟。
17.优选地，紫陶红泥制作的紫陶预烧和复烧至1165℃的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟。
18.优选地，紫陶白泥制作的紫陶预烧至600℃的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至300℃煅烧50分钟，从300℃升温至600℃煅烧220分钟。
19.优选地，紫陶白泥制作的紫陶预烧和复烧至1230℃的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至300℃煅烧50分钟，从300℃升温至950℃煅烧220分钟，从950℃升温至1020℃煅烧70分钟，和从1020℃升温至1230℃煅烧100分钟。
20.本发明还提供了一种由上述方法制备得到的紫陶。
21.本发明至少具备以下技术效果：
22.1.本发明用纳米氧化钛溶胶对紫陶进行表面改性，在原有的基础上改善了紫陶表面的抗菌性能，与传统的普通紫陶相比，用具有氧化钛抗菌涂层的紫陶储存食物，在放置相同时间后，食物腐败速度更慢，更不容易长菌，即抗菌性能更好，改善了紫陶储存的功能性；
23.2.本发明制备方法简单、成本低且涂层环保，较之其它需要通过电镀、微弧氧化等制备氧化钛涂层的方法，本发明的方法降低了成本，将纳米氧化钛溶胶涂布于紫陶表面再经过煅烧即可，步骤简单。
24.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
25.图1是本发明一个较佳实施例中得到的表面具有抗菌涂层的紫陶的示意图；
26.图2是对比例2中得到的未经预烧的表面具有抗菌涂层的紫陶的示意图；
27.图3是对比例3中得到的表面具有抗菌涂层的紫陶的示意图；
28.图4是对比例4中得到的表面具有抗菌涂层的紫陶的示意图；
29.图5是对比例1的普通紫陶，涂布香蕉涂层后储存了2天时紫陶内表面的长霉情况；
30.图6是实施例1的表面具有抗菌涂层的紫陶，涂布香蕉涂层后储存了2天时紫陶内表面的长霉情况；
31.图7是将豆浆置于对比例1的普通紫陶和实施例1的表面具有抗菌涂层的紫陶中，同时储存了2天时紫陶内豆浆腐败变质情况的对比图；其中，左边为实施例1的紫陶，右边对比例1的紫陶。
具体实施方式
32.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
33.实施例1
34.提供了一种表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
35.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶红泥，然后将紫陶红泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
36.步骤二、将自然干燥后的紫陶土坯擦去表面灰尘后放入电窑中进行预烧，预烧至1165℃，预烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟。
37.步骤三、将纳米氧化钛溶胶与去离子水按体积比进行稀释，得到质量体积浓度为6mg/ml的纳米氧化钛溶胶，将稀释后的纳米氧化钛溶胶用软毛刷均匀地涂布在干燥后的紫陶土坯表面，涂布后待其自然干燥。
38.步骤四、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶放入电窑中进行复烧，复烧至1165℃，复烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟，即得到表面具有抗菌涂层的紫陶。
39.得到的紫陶如图1所示，涂层在紫陶表面分布均匀且不起毛，涂层与紫陶表面结合牢固。
40.实施例2
41.提供了一种表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
42.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶白泥，然后将紫陶白泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
43.步骤二、将自然干燥后的紫陶土坯擦去表面灰尘后放入电窑中进行预烧，预烧至1230℃，预烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至300℃煅烧50分钟，从300℃升温至950℃煅烧220分钟，从950℃升温至1020℃煅烧70分钟，和从1020℃升温至1230℃煅烧100分钟。
44.步骤三、将纳米氧化钛溶胶与去离子水按体积比进行稀释，得到质量体积浓度为4mg/ml的纳米氧化钛溶胶，将稀释后的纳米氧化钛溶胶用软毛刷均匀地涂布在干燥后的紫陶土坯表面，涂布后待其自然干燥。
45.步骤四、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶放入电窑中进行复烧，复烧至1230℃，复烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至300℃煅烧50分钟，从300℃升温至950℃煅烧220分钟，从950℃升温至1020℃煅烧70分钟，和从1020℃升温至1230℃煅烧100分钟，即得到表面具有抗菌涂层的紫陶。
46.得到的紫陶和实施例1一样，涂层在紫陶表面分布均匀且不起毛，涂层与紫陶表面结合牢固。
47.对比例1
48.一种普通紫陶的制备方法，包括以下步骤：
49.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶红泥，然后将紫陶红泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
50.步骤二、将自然干燥后的紫陶土坯擦去表面灰尘后放入电窑中进行煅烧，煅烧至1165℃，煅烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟，即得到普通紫陶。
51.对比例2
52.一种未经预烧的表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
53.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶红泥，然后将紫陶红泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
54.步骤二、将纳米氧化钛溶胶与去离子水按体积比进行稀释，得到质量体积浓度为6mg/ml的纳米氧化钛溶胶，将稀释后的纳米氧化钛溶胶用软毛刷均匀地涂布在干燥后的紫陶土坯表面，涂布后待其自然干燥。
55.步骤三、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶土坯放入电窑中进行煅烧，煅烧至1165℃，煅烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟，即得到未经预烧的表面具有抗菌涂层的紫陶。
56.得到的紫陶如图2所示，涂层在紫陶表面呈现为分布不均匀的起毛的黄色状，涂层较厚并且与紫陶表面结合不牢固容易掉落；涂层具有吸水性，滴水在该涂层上水滴会迅速扩散开，随之涂层的增加，涂层越厚，吸水性越强。
57.对比例3
58.一种表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
59.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶红泥，然后将紫陶红泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
60.步骤二、将自然干燥后的紫陶土坯擦去表面灰尘后放入电窑中进行预烧，预烧至600℃，预烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至600℃煅烧200分钟。
61.步骤三、将质量体积浓度为29.5mg/ml的纳米氧化钛溶胶用软毛刷均匀地涂布在干燥后的紫陶土坯表面，涂布后待其自然干燥。
62.步骤四、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶放入电窑中进行复烧，复烧至1165℃，复烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟，即得到表面具有抗菌涂层的紫陶。
63.得到的紫陶如图3所示，经600℃预烧后涂布质量体积浓度较高的纳米氧化钛溶
胶，得到的涂层与紫陶表面结合牢固，但涂层较厚且不均匀，对于紫陶外观的美观度造成一些影响。
64.对比例4
65.一种表面具有抗菌涂层的紫陶的制备方法，包括以下步骤：
66.步骤一、用云南建水本地陶土制备紫陶红泥，然后将紫陶红泥通过手工拉坯形成紫陶土坯，将拉出来的紫陶土坯进行自然干燥，待土坯半干时根据所需尺寸用修坯刀调整土坯大小，土坯大小调整好后继续进行自然干燥至表面泛白色。
67.步骤二、将自然干燥后的紫陶土坯擦去表面灰尘后放入电窑中进行预烧，预烧至1165℃，预烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟。
68.步骤三、将质量体积浓度为29.5mg/ml的纳米氧化钛溶胶用软毛刷均匀地涂布在干燥后的紫陶土坯表面，涂布后待其自然干燥。
69.步骤四、将干燥后的涂布了纳米氧化钛溶胶的紫陶放入电窑中进行复烧，复烧至1165℃，复烧具体的升温步骤为：从室温升温至60℃煅烧60分钟，从60℃升温至200℃煅烧140分钟，从200℃升温至800℃煅烧200分钟，从800℃升温至900℃煅烧50分钟，从900℃升温至980℃煅烧80分钟，和从980℃升温至1165℃煅烧100分钟，即得到表面具有抗菌涂层的紫陶。
70.得到的紫陶如图4所示，经1165℃预烧后涂布质量体积浓度较高的纳米氧化钛溶胶，得到的涂层与紫陶表面结合牢固，涂层较厚且不太均匀。但与对比例3相比，对比例4得到的的涂层与紫陶表面结合要更牢固一些。
71.通过比较实施例1-2和对比例2-4可知，实施例1和2制备得到的涂层效果最佳，涂层在紫陶表面分布均匀且与紫陶表面结合牢固。不经预烧直接涂纳米氧化钛溶胶，得到的涂层在紫陶表面分布不均匀，且呈现为起毛的黄色状，涂层较厚并且与紫陶表面结合不牢固容易掉落。而涂布浓度较高的纳米氧化钛溶胶，会使得涂层较厚且不太均匀，会影响紫陶的外观。另外预烧的温度较低时，涂层与紫陶表面的结合不如预烧温度较高时的牢固。
72.抗菌性能对比实验1
73.用实施例1中制备得到的表面具有抗菌涂层的紫陶，与对比例1中制备得到的普通紫陶进行抗菌性能对比实验。将实施例1的紫陶和对比例1的紫陶都经过无水乙醇清洗烘干后，在相同条件下将已经研磨成糊状的香蕉各5克分别均匀涂布在两个紫陶内表面，将紫陶开口封闭后进行存储。紫陶内表面总面积为111平方厘米。存储2天后比较两个紫陶发现：第2天时对比例1的普通紫陶内的香蕉涂层长出的香蕉炭疽菌面积为74平方厘米(如图5所示)，占内表面总面积的66.66％；而在实施例1的表面具有抗菌涂层的紫陶内，香蕉涂层长出的香蕉炭疽菌面积为36平方厘米(如图6所示)，占内表面总面积的32.43％。
74.因此，通过储存香蕉对比实验可知，按照本发明的方法制备的表面具有抗菌涂层的紫陶，其抗菌性能优于没有抗菌涂层的普通紫陶。
75.抗菌性能对比实验2
76.用实施例1中制备得到的表面具有抗菌涂层的紫陶，与对比例1中制备得到的普通紫陶进行抗菌性能对比实验。将实施例1的紫陶和对比例1的紫陶都经过无水乙醇清洗烘干
后，在相同条件下分别将20毫升豆浆倒入两个紫陶内，将紫陶开口封闭后进行存储。存储2天后比较两个紫陶发现：第2天时储存于对比例1的普通紫陶内的豆浆已经变质严重，从乳白色变为灰白色(如图7右边的紫陶所示)，散发着较浓的酸臭味；储存于实施例1的表面具有抗菌涂层的紫陶内的豆浆变质程度较轻，其颜色保持乳白色(如图7左边的紫陶所示)，无酸臭味。
77.因此，通过储存豆浆对比实验可知，按照本发明的方法制备的表面具有抗菌涂层的紫陶，其抗食物腐败的性能，即抗菌性能，优于没有抗菌涂层的普通紫陶。
78.由此可知，本发明用纳米氧化钛溶胶改善了紫陶表面的抗菌性能，与传统的普通紫陶相比，用具有氧化钛抗菌涂层的紫陶储存食物，在放置相同时间后，食物腐败速度更慢，更不容易长菌，即抗菌性能更好，改善了紫陶储存的功能性。
79.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。