抗菌釉的研究现状_周健儿

　文章编号:1000-2278(2004)01-0033-05

抗菌釉的研究现状

周健儿　王双华　张小珍

(景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,333001)

摘　要

本文综述了目前国内外抗菌釉的抗菌机理、影响因素、性能表征及其制备等;分析和预测了抗菌釉的应用现状及发展前景。关键词:抗菌,釉,抗菌机理,保健功能

中图法分类号:TQ174.6+14　　　文献标识码:A

RESEARCH AND DEVELOPMENT OF ANTI -BACTERIAL GLAZE

Zhou Jiane r 　W ang Shuanghua 　Zhang Xiaozhe ng

(Jingdezhen Cera mic Institute ,333001)

Abstract

The paper summar y the anti -bacterial mechanisms ,influencing factors ,perfor mance characterizations and fabrication of

anti -bacterial glaze .The application status and development prospects of antibiotic glaze have been analyzed and predicted .Keywords 　anti -bacterial ,glaze ,anti -bacterial mechanism ,hygienical function

1　前　言

细菌、霉菌(真菌)作为病原菌对人们的生活有很

大危害,严重影响了人们的健康。人类很早就开始使用抗菌的东西了,从公元前埃及人使用的焦油、乳香、肉桂,到1828年韦勒合成尿素,进入20世纪,人们弄清了农药鱼、藤酮和除虫菊脂等的化学结构后,大量的有机抗菌剂诞生了。20世纪50年代,抗菌剂的开发和抗菌技术逐渐发展起来。进入80年代,人们开始注重生活质量,追求舒适卫生的生活环境,抗菌防臭纤维被制成。从此,抗菌陶瓷、抗菌涂料、抗菌塑料、抗菌薄膜、抗菌食品、抗菌化妆品等应运而生。90年代后,日本、美国等对抗菌陶瓷进行了广泛而深入的研究。无

机抗菌剂及其制品(尤其是银系和氧化钛光触媒抗菌

剂及其制品)以其安全、可靠、稳定和持久的抗菌性能成为大家主要研究的对象,并在市场上推出了抗菌卫

生洁具、抗菌釉面砖和抗菌餐具等产品。随着社会的

进步和人们生活水平的提高,控制和消灭有害细菌的生长和繁殖日益成为科研领域的重要课题,并且不断受到越来越多人的关注,成为环保材料的重要组成部分。我国对抗菌剂及抗菌陶瓷的研究及开发尚处起步阶段。抗菌釉就是为了消除和减少这些病原菌的危害而开发的新釉料品种。

2　抗菌机理及分类

抗菌加工的对象是原生生物界中的细菌类、放线

收稿日期:2003-10-16作者简介:周健儿,男,教授,博士生

第25卷第1期2004年03月　　　　　　　　　　　　　　陶瓷学报JOURNAL OF CERAMICS

　　　　　　　　　　　　　Vol .25,No .1

Mar .2004DOI :10.13957/j .cn ki .tcxb .2004.01.008

表1　有机与无机抗菌剂的比较

Table1　Comparsion of organic and inorganic anti-bacterial agents

作　用有机类无机类

抗菌机理溶出型溶出型,接触型,光催化

抗菌性单向抗菌,速效性,在水中易流失,洗涤降效广谱抗菌,持效性,耐水,耐酸碱,耐洗涤耐热耐光性不耐热,低于300℃,光照老化耐热达800℃,光照不老化

细菌抗药性可能产生不易产生变色性难变色易变色

安全性分解产物有一定毒副作用,某些单体致癌对健康无害,无二次污染

向载体添加的可操作性易分散、混合、充填,可加入各类载体内对载体有选择性

表2　无机抗菌剂分类

Table2　Sort of inorganic anti-bacterial

类　型载　体金属含量原　理抗菌能力

含有抗菌金属的无机物

沸　石最高达40(Ag、Cu、Zn)离子交换强磷酸锆Ag:3离子交换强磷酸钙Ag:2-3吸附强硅凝胶Ag络合物:2-3吸附弱易溶玻璃Ag2O:2-3离子状态弱活性炭Ag:3-5吸附弱多孔金属Ag、Cu、Zn吸附弱

半导体光催化陶瓷微粉、薄膜与各

类基体相复合

主要是TiO2、Zn O、WO3、Fe2O3、

γ-Al2O3、SrTi O3等陶瓷

紫外光激活产生

光化学氧化、还原反应

强

快速

菌类、菌类及病毒。广义的抗菌剂是指一定时间内,能够抑制这些微生物的生长、繁殖在一定水平以下或将其毒杀的试剂。抗菌它不要求抗菌剂立即对人类身体健康或生活、生产环境有害的微生物杀死,而侧重于在长期的使用过程中抑制他们的生长,保护环境的清洁卫生。抗菌材料是指经过抗菌处理,具有抗菌功能的各种材料。本文介绍的抗菌釉就是含有一种或数种抗菌剂(如钛、银、锌等)金属离子而具有抗菌、杀菌、防霉功能的陶瓷釉。

抗菌剂按成分可以分成有机和无机两大类,其中无机抗菌剂又可细分成很多类,具体分类情况见表1。

有机抗菌剂包括天然类和合成类两大系列。其作用机理主要是与细菌和霉菌的细胞膜表面阴离子结合或反应,破坏蛋白质和细胞膜的合成系统,抑制细菌和霉菌繁殖。无机抗菌剂主要是指将银、铜、锌等本身具有抗菌能力的金属或金属离子负载于无机物载体上的制剂。抗菌釉常用的无机抗菌剂有氧化钛,含银、铜、锌等的氧化物或化合物。氧化钛抗菌的机理是依靠它本身的光催化作用。光催化技术是光化学和催化剂二者的有机结合。20多年前科学家们发现,人工合成的金属氧化物二氧化钛如果受到太阳光的照射,水就会被分解成为两个氢原子和一个原子。二氧化钛是一种非常优越的光催化剂。二氧化钛之所以有这种奇异功能,是因为它受光照时钛原子上的电子被光激发,其运行轨道出现变化,从而产生极强的氧化能力。这种氧化能力能使有机物分解成二氧化碳和水分子,也能分解部分无机化合物。一般的装饰材料、建筑材料及家庭中用的化学品(如消毒剂、洗涤剂、清新剂等)都会或多或少地释放出种类繁多的挥发性有机和无机化合物。如苯、甲醛、丙酮、氨、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、烟尘等,这些有害气体绝大多数经过二氧化钛的催化作用被完全分解破坏,达到无机化无害化,而不形成

34《陶瓷学报》2004年第1期

中间产物,最终留下的是清新的空气。二氧化钛化学性质稳定,对人体和环境无害,光催化作用持久,如果将它附着在建筑物材料表面,可利用太阳光和室内照明灯照射消除室内多种有害气体成分。

在各种抗菌成分中,以银及其化合物用得最多,载银的无机抗菌剂也研究得最多。其抗菌机理具有两种不同的解释,其一为银离子缓释溶出,银系无机抗菌剂属于广谱抗菌剂,当使用过程中抗菌剂缓慢释放出的微量银离子到达细胞膜时,因细胞膜带负电荷,两者依靠库仑引力而牢固吸附,银离子穿透细胞壁进入细胞内发生反应使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增殖能力而死亡;其二是银离子接触型抗菌,银离子具有较高的氧化还原电位(+

-0.798eV, 25℃),反应活性很大,通过银离子接触反应,造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍,从而抑制细菌生长,发挥持久抗菌效果。

3　抗菌釉的制备

由于陶瓷釉料是由玻璃成分配成,在高温下熔融时,有机抗菌剂易被消除,耐热性好的无机类抗菌剂又易被熔融的玻璃成分侵蚀而失去抗菌性。因此,制备抗菌陶瓷釉料的关键是选用不易被熔融玻璃成分侵蚀的物质。

3.1　抗菌剂的制备

抗菌剂以吸附一定量的银离子、锌离子等抗菌金属离子的磷酸钙、磷酸锆、硅铝酸盐、羟基磷灰石等为载体而引入。在配置过程中,由于抗菌剂的加入会使釉浆的粘度增大,这可通过加水来调节粘度。

3.2　抗菌剂的性能要求

抗菌剂性能的要求包括:抗菌能力及广谱抗菌性,持效性;即耐洗涤、擦试、磨耗且寿命长;耐气候性,即耐日照、耐热,不易分解失效;与基材相容或可加工性,即添加到基材中去不变色、泛黄 …… 此处隐藏：5705字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……