通过对比各种陶质釉面砖的性能及烧成制度，选定硅灰石质精陶做坯体。评价釉面砖坯体好坏的一个重要指标是吸水率，吸水率大小影响面砖吸湿后的体积膨胀、釉层的后期龟裂。吸水率较高的坯体，釉烧时可生成较厚的坯釉中间层，既利于坯釉的结合，又增强了热稳定性，但对后期龟裂性能却有不良影响；另外，釉面砖素坯的收缩率不能太大。因此，在设计配方时，首先考虑坯体收缩率，同时采用坯体的吸水率作为参考评价指标。

    通过正交实验确定坯体配方组成如表1所示。经实验验证，样品吸水率17.5％，收缩率为0.95%，由于正交实验极差分析得各种因子对收缩率的影响顺序为：烧成温度>保温时间>硅灰石含量≈更刻土及宽城土含量

表 1                            坯体的配方组成（wt%）

    2、抗菌釉配方确定

    从釉面白度、坯釉适应性及釉料熔融温度范围考虑，选定釉料的化学组成如表2所示。

    将矿物原料（过180目筛）和化工原料按配方混合，在高温电阻炉中1400℃熔化，淬冷制成熔块。由95%的溶块和5%苏州土组成基础釉，在此基础上分别加入1％、2％、3％的磷酸银和羧甲基纤维素纳制备成釉浆。

表 2                             釉料的化学组成（wt%）

    3、抗菌实验

    a、抗菌效果定性实验

    采用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌为实验菌种，以抑菌圈法定性检验抗菌效果。将1ml一定浓度的菌悬液平铺在培养皿中，覆盖上8ml培养基，在培养皿底部划出五个区域，并标明样品号，分别在不同的区域加入一定量的抗菌釉粉末，平铺成直径5mm的圈，放入34~37℃的培养箱中培养24h，测量抑菌圈的大小 ，抑菌圈 越大，抗菌效果越好。

    b、抗菌效果定量检验

    以薄膜覆盖法定量检测抗菌效果^[3]。在试样（5cm×5cm）的表面滴一定浓度的大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌菌液0.5ml，在菌液上覆盖聚乙烯片使之和菌液紧密结合，温度34~37℃，RH90％以上，培养24h。用XSP-4C生物显微镜每隔4h测定细菌数。

    用计数器法测定细菌个数。将一滴菌液滴于血球计数板上，加0.1%的美蓝染色液，混合后静止3min再加盖玻片于生物显微镜下，连续观察3~4个视野进行计数计算出生存细菌数。

    c、抗菌耐久性实验

    将样品在水、酸性和碱性介质中浸泡一定时间后，再将含有已知细菌浓度的菌悬液在抗菌釉面上保持一定时间后，以薄膜覆盖定量检测溶液中生存细菌数。

    4、银的挥发量测定

    首先配制溶液。将抗菌釉粉碎，过100目筛，称量100mg放入硝化罐中，先用少量去离子水使之均匀分散，加入10ml氢氟酸，2ml硝酸，再在95℃的水浴中恒温水浴1h；然后将混合物加热到150℃，以除去硅、硼等杂质；用聚乙烯试管将溶液稀释定容至200m^[4]。

    用日本HITACHI180~80型原子吸收分光光度计检测Ag⁺的浓度，计算出银的挥发量。

    5、Ag⁺的微区分析

    坯釉结合形貌用JSM-5600LV扫描电镜观察。在釉面砖截面釉层径向分布位置分别距表面2、5、25、50、70μm处，用OXFORDISIS-300型能谱仪进行线扫描，测定银含量。

    结果与讨论

    抗菌釉的抗菌效果以抑菌圈直径作为主要评价指标，以白度作为辅助评价指标。抑菌圈法是测量抗菌剂菌能力大小的一种方法，细菌在固体培养基中生长繁殖，由于抗菌剂在培养基中的扩散作用，在有抗菌剂的周围细菌被抑制、杀死而不能生长繁殖，因而形成一个没长细菌的圈，抗菌能力越强，抑菌圈越大。

    通过正交实验，发现Ag₃PO₄含量2％时，抗菌效果影响最大，烧成温度影响相对较小。

    1、Ag₃PO₄含量对抗菌效果及白度影响

    图1和图2表明，当Ag₃PO₄含量2%时，抗菌效果最好，白度最高。Ag₃PO₄含量3％时，白度稍有下降，是因为银离子增加了对釉层的着色，使釉层白里泛黄。

    2、烧成温度对抗菌效果及白度影响

    银只有在离子状态下才具有抗菌作用，因此抗菌陶瓷应在有利于生成Ag⁺的氧化气氛中烧成。由图3和图4可看出，烧成温度对白度有影响，随着温度的升高，银的挥发发量增大，白度逐渐提高。在较高温度下，釉中深层Ag⁺不断向釉层表面扩散和迁移，使表面Ag⁺的浓度增大，因此抗菌效果提高，1050℃时，抗菌效果最好。但是，烧成温度过高，Ag⁺由釉层内部向表面的扩散作用增强，当Ag⁺挥发占主导地位时，抗菌效果将有所降低。因此，控制抗菌陶瓷的烧成制度十分重要。

    3、抗菌性能检验

    根据生物学的一般知识，某种抗菌剂如果对三种细菌均有抗菌作用，就可以认为抗菌剂具有广谱抗菌效果。选取三种具有代表性的菌种作为检验抗菌性能的实验菌种，抗菌釉面砖的效果如图5~图7所示。

        由图5~图7可看出，抗菌釉面砖12h内能迅速杀死绝大多数细菌，而普通釉面砖上的细菌大量繁殖，数量大量增加大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌三种细菌4h的生存率分别为22.7%、21.5%、17.9%，24h的生存率分别为0.05%、0.06%、0.03%，可见，该釉面砖具有良好的抗菌效果。

    4、烧成温度对Ag⁺挥发量和釉层中Ag⁺分布的影响

    图8为Ag⁺挥发量和烧成温度的关系。可以看出，随着烧成温度提高，Ag⁺挥发量逐渐增大，在一定范围内烧成温度和挥发量似成线性关系。考虑到Ag⁺的挥发，为了获得良好的抗菌效果，烧成温度控制在1020~1050℃范围内。

    沿釉面砖载面釉层径向，在距表面2、5、25、50、75μm处，用能谱仪进行线扫描，测定Ag⁺含理，结果如图9所示。

    由图9可看出，在不同烧成温度条件下，Ag⁺在釉层中的分布规律是相似的。Ag⁺含量随径向深度的增加而起伏，但总的趋抛是在釉层表面附近浓度有增大趋势，增大到一定程度后，开始减少。这是因为随温度增加，Ag⁺向表面扩散并富集于表面，当温度升高到一定程度后，Ag⁺扩散减弱，挥发量增大，釉表面Ag⁺浓度降低。为了保持抗菌的持久性，必须使釉层保持一定量的Ag⁺，使其能够向表面缓慢扩散。

    5、抗菌耐久性

    将样品分别用清水、10％的盐酸溶液和次氯钠溶液浸泡三天和三个月，用薄膜覆盖法测定的24h后平均抗菌率结果如表3所示。釉面砖经清水、酸、碱浸泡三天、三个月后抗菌效果仍然很好。

表 3                           釉面砖抗菌耐久性

    结论

    （1）引入2% Ag₃PO₄的抗菌釉面砖可获得较满意的抗菌效果和釉面质量。

    （2）在一定温度范围内，Ag⁺挥发量和温度近似成线性关系；抗菌釉面砖的烧成温度在1030~1050℃，Ag⁺挥发量较小，抗菌效果好；无机抗菌剂Ag⁺在釉面砖釉层中呈波状分布。

    （3）抗菌釉面砖经水、酸、碱长时间浸泡对抗菌效果影响较小，釉面砖抗菌耐久性良好。

信息来源：中国陶瓷信息资源网