抗菌剂的发展运用,抗菌保健陶瓷可分为四种

抗菌陶瓷

目前,随着科技的发展和人们生活水平的提高,人们的健康意识不断增强,也催生了环保抗菌用品的大市场。抗菌陶瓷是具有抗菌功能的陶瓷制品,它是在陶瓷生产过程中,加入无机抗菌剂,经素烧、釉烧等工艺烧制而成,是一种新型功能陶瓷。抗菌陶瓷在使用过程中能持续对细菌等微生物有抑制或杀灭作用,作为功能性陶瓷产品,能够有效避免各种传染疾病对人类的侵害,特别是公共场所的卫生预防,是传统陶瓷向绿色环保陶瓷转型的一条途径。

早在20世纪80年代末,工业发达国家就在医院、餐厅、高级住宅首先开始使用抗菌建筑卫生陶瓷制品。近年来,普通家庭逐步开始使用抗菌日用陶瓷。在研制使用抗菌陶瓷方面最早首推是日本,生产抗菌材料的厂家现已超过100家,特别是1996年日本发生全国范围内病原性大肠杆菌O157感染事件之后,掀起了抗菌陶瓷热。日本最大的制陶公司NAX公司研发中心的研究人员于1999年研制成功一种称之为 Kilamie抗菌陶瓷,该陶瓷釉中含银,它可以较好地抑制陶瓷制品表面细菌的增长,特别适用于卫生间的坐便器与浴缸。日本东陶(T0T0)公司也将光催化抗菌瓷砖和卫生瓷商品化生产,用于医院、食品加工等场所。另外一些厂家如大阪住友水泥株式会社研发出一系列载银抗菌釉已申请多项专利。韩国赛拉米克公司研究的二氧化钛含银、铜等离子瓷砖,即使在弱光照射下也能起光催化作用,抗菌效果显著,适用于医院、厨房、卫生间等场合。美国、德国、韩国相继在建筑卫生陶瓷、日用陶瓷、涂料等方面使用。

总结国内外抗菌剂的发展及应用,基本上可以把抗菌保健陶瓷分为四种。

(1)银系抗菌陶瓷。将含有银离子的无机物加入到釉料中通过适当的烧成制度制备抗菌釉,从而制成抗菌陶瓷制品。其抗菌机理是因为微量的银离子进入菌体内部,破坏了微生物细胞(细菌、病毒等)的呼吸系统及电子传输系统,引起了活性酯的破坏或氨基酸的坏死。另外,细菌和病毒接触到银离子、铜离子时,这些离子会进入微生物体内,引起它们的蛋白质的沉淀及破坏其内部结构,从而杀死细菌和病毒等。与此同时,银离子的催化作用,可将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧,这种活性氧具有抗菌作用。研究表明,银系陶瓷制品的抗菌效果达到90%以上,而且化学稳定性良好,具有长期的抗菌功能。

(2)光触媒钛系抗菌保健陶瓷。也称光催化性抗菌陶瓷。指的是在基础釉中加入二氧化钛,或通过在普通卫生陶瓷表面采用高温溶胶-凝胶法被覆TO2膜制备而成。这种陶瓷具有净化、自洁、杀菌功能。其作用机理是二氧化钛等光触媒剂是一种半导体,在大于其带隙能含有紫外线的光照射条件下,二氧化钛等光触剂不仅能完全降解环境中的有害有机物生成CO2和H2O,而且可除去大气中低浓度的氮氧化物NO2和含硫化合物HS、SO2等有毒气体。另外,光照下生成的过氧化氢和氢氧团具有杀菌作用。同时,还可以在TO2中掺杂银系离子以提高其功效。银系离子加入后,一方面可为钛系半导体提供中间能量,使光的量子效率提高;另一方面可克服钛系触媒剂需要光照才能发挥的局限性,使该类制品在无光的情况下也能发挥良好的抗菌效果。钛系抗菌陶瓷不仅能杀菌,而且可以分解油污,除去异味,净化环境。

(3)稀土激活银系、光触媒系复合抗菌素陶瓷。指的是在银系、光触媒抗菌剂中加入稀土元素原料而制成的抗菌保健瓷。其激活抗菌机理是当含有紫外线的光照射到光触媒抗菌剂时,由于其外层价电子带的存在,即产生电子和空穴,产生电子的同时,便伴随产生空穴,稀土元素价电子带会俘获光催化电子,故加入稀土的抗菌剂所产生的电子一空穴浓度远远高于未加入稀土的抗菌剂;与此同时,跳跃到稀土元素价电子带的部分电子也极易被银原子所夺而形成负银离子。由于稀土元素的激活,使抗菌剂的表面活性增大,提高了抗杀菌效果,产生保健、抗菌、净化空气的综合功效。该类产品对各类细菌杀灭率高达95%

(4)将远红外材料(锆、锰、铁、钴、镍、铬)及其氧化物加入到光触媒抗菌剂中而制成的抗菌陶瓷。该种产品在常温下能发射出8-18m波长的远红外线,在医疗保健中能促进人体徼循环,有利于人体健康。因此,这种材料在原有功能的基础上又增加了新的保健功能更加受到人们的喜爱。但加入远红外材料后也有不利的一面。如二氧化锆的引入会降低杀菌效率,另外,过渡金属离子还会引起釉面不同的着色,故对日用陶瓷不宜引人。但对建筑卫生陶瓷,如内、外墙砖、地面砖可选择适量引入远红外材料。研究表明,含远红外原料的抗菌陶瓷较适用在白色荧光照明下使用。

由上述抗菌机理发现,以二氧化钛和氧化锌为主要材料的光催化型抗菌陶瓷,尽管克服了陶瓷变色、重金属污染等问题,但光催化抗菌陶瓷,必须要在有光照的条件下才能有效地杀灭细菌,对于饭店卫生间等阴暗或没有光照的条件下使用,就不能达到杀菌的目的。引进稀土元素同银系抗菌材料、光催化材料复合,银系抗菌材料与光催化材料复合,或者三者复合才能使饭店抗菌陶瓷产品更加安全、日趋完美。