纳米抗菌剂在陶瓷中的应用
随着人民生活水平的提高，抗菌防病毒成为人们生活中关注的一个热点。在公共场所的一些公用设施，例如：卫生设备(洗手间中的洗手盆、座便器、浴盆等)、扶手、椅子和桌子等等，都会有大肠杆菌、金黄葡萄球菌、绿脓杆菌等细菌留存，这些细菌可引起痢疾、乙脑、伤寒等疾病，严重威胁着人民的健康，因此，研究抗菌材料显得非常重要。纳米材料的研究开发是21世纪的热点之一，结合纳米技术与抗菌技术，作者制备出具有抗菌性的纳米载银抗菌剂，并通过加人到陶瓷釉料中，经过配制烧成，得到抗菌率大于99．O 的抗菌自清洁陶瓷，这种陶瓷可以广泛用于洁具、餐具、建筑瓷砖等与人民生活密切相关的场所。
1.试样制备与试验方法
试样原料：纳米载银抗菌剂(JRNK62-02)，白色，平均粒径30-50nm，比表面积大于80m2／g，宣城晶瑞新材料有限公司生产；陶瓷釉料，为自行配制。将不同配方的纳米抗菌剂粉末按5O 比例(质量分数，下同)加人调成浆料，倒入经过球磨好的釉浆中，加入量为0.3%、0.5%、1.0% ，再球磨20min。先在泥胚上涂一层普通釉浆，然后，在普通釉料表面涂一层加人纳米抗菌剂的釉浆，烘干后，在温度1200-1260℃烧成，烧制时间20~22h。在JEM-T300型扫描电镜下观察陶瓷表面的断面结构，抗菌性试验按照JC／T897—2OO2《抗菌陶瓷制品抗菌性能》标准进行。
2.瓷釉表面形态和断面结构
烧成后的陶瓷表面光洁细腻，表面有一层透明釉，采用FIB铅笔划线，几乎无痕迹，而普通釉面有明显划痕，表明加入纳米抗菌剂的陶瓷表面致密性高。圈1表明，加入纳米粉体比没加入纳米粉悻的外表面致密性高，无气孔，釉料下面部分气孔边缘平滑规则，气孔均为圆形，孔径小，平均孔径是未加纳米抗菌剂瓷釉的三分之一。其原因为：纳米粉体加人釉料后，填充于釉料颗粒的空隙问．使釉料的空隙率变小，使烧成后的气固界面的固体表面致密性提高。将加入纳米粉体的釉浆涂于普通釉浆表面后，填塞了普通釉浆表面的凹处，使陶瓷表面平整性提高 在烧成过程中，粒径小的颗粒相当于介质使陶瓷釉料传质传热均匀，导致烧成之后的釉料表面均匀、致密。
图1 陶瓷表层的断面的SEM形貌
3.陶瓷表面渗油性和亲水性
在室温下，分别对加抗菌剂的和不加抗菌剂的陶瓷表面进行渗油性和亲水性对比。试验结果发现：加入抗菌剂的陶瓷在表面滴加重油24h和48h之后擦去污物，表面设有任何变化；而没加抗菌剂的陶瓷表面，在擦去污物后，表面有细小的均匀黑色点，这表明加人抗菌剂后，陶瓷表面致密性提高，油污无法渗透。同时，在加入抗菌剂的陶瓷表面滴加自来水，水滴迅速扩散形成一层水膜，而未加人纳米抗菌剂的对照瓷片表面没有此现象，只在陶瓷表面形成圆形液滴。这一结果证明：在加人纳米抗菌剂的陶瓷表面具有超亲水性。细小微粒形成的表面也使其对水的作用改变，而水和油的渗透性下降。即：表面高致密性使陶瓷表面的渗水、渗油性下降。
4. 陶瓷表面抗菌性与抗菌剂配方的关系
从表l可见，复配组分多的抗菌剂，即多离子抗菌剂抗菌效果最好。这表明不同金属粒子的协同效应对抗菌性有一定的提高，复配抗菌剂的效果优于单组分抗菌剂，并且，采用多组分离子复台抗菌剂可以使产品成本大大降低
表1 不同配方抗菌剂的杀菌率
5.陶瓷表面抗菌性与抗菌剂用量的关系
一般地，材料的杀菌率随材料表面有效成分的增加而增加，陶瓷表面抗菌性与抗菌剂的加人量成正比例关系 试验结果表明，当抗菌剂(Ag、Zn、Ca、Mg)质量分数为0.3% 、0.5% 、1.0% 时，对金黄葡萄球菌的杀菌率分别为88.7% 、91.5% 、100%。
6. 结论
(1)纳米抗菌剂使陶瓷表面致密性提高．陶瓷表面不渗油，形成超亲水膜。(2)多组分复配的纳米抗菌剂的抗菌性效果比单组分好，并随着纳米抗菌荆用量增加．陶瓷表面抗菌性提高。纳米抗菌剂加入量仅1 时，就可以使陶瓷表面对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的杀菌率大于90% ，成为抗菌材料。