一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法技术

本发明专利技术公开一种壳聚糖‑锌海泡石抗菌粉的制备方法。本发明专利技术首先将壳聚糖醋酸溶液与硝酸锌溶液混合，形成壳聚糖‑锌抗菌剂，随后将壳聚糖‑锌抗菌剂酌滴加入到海泡石原浆液中，得到海泡石负载壳聚糖‑锌抗菌粉。本发明专利技术以锌取代贵金属银，降低了工业成本，同时引用廉价的壳聚糖，不仅降低了锌的使用量，进一步降低成本，同时壳聚糖起到分散作用和抗菌作用，防止纳米锌的团聚，同时壳聚糖与锌发挥协同抗菌作用，显著增强了海泡石抗菌粉的抗菌性能，即使采用低纯度海泡石，同样能发挥相应的抗菌作用，从而提升海泡石的市场竞争力，增加海泡石的利用价值，此外本发明专利技术整套工艺流程操作简单，过滤抗菌剂可重复使用，能够节约使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法
本专利技术涉及材料制备领域，特别涉及一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法。
技术介绍
海泡石是一种纤维状的含水镁硅酸盐，它具有比表面积高(理论比表面积可达900m2/g)、孔隙率大、热稳定性好、吸附性良好(公认的吸附能力最强的粘土矿物)且价格低等特点，其中主要用于涂料、造纸、油漆、陶瓷、耐火材料、工业塑料、石墨、化妆品、食品药品、防霉抑菌等重要领域。由于人类生活环境中广泛存在微生物，其繁殖能力强，如不加以控制，将严重影响人类生活健康，如果利用海泡石的用途广泛及具有多重优势性能等特点，将具有抗菌防霉能力的物质与海泡石结合，形成具有杀灭或抑制微生物生长繁殖功能的一类新型功能材料，这将提高海泡石的竞争能力，同时进一步扩大海泡石的使用范围。当前，在海泡石抗菌剂制备合成过程中，主要利用无机抗菌剂与海泡石混合形成，其中主要指利用银、铜、锌等金属离子的抗菌性能，通过离子交换和吸附的方法将金属离子负载在海泡石上制备得到抗菌剂，除此以外，还包括受光激发而具备抗菌能力的金属氧化物与海泡石合成与制备。现阶段研究比较成熟的是海泡石载银系列抗菌粉的制备，主要是利用纳米银的高效抗菌性，采用离子交换和多层包覆等技术，在液相环境中，加入还原剂，形成纳米银，然后与海泡石中钠离子交换或者吸附于海泡石表面，形成海泡石纳米银抗菌剂，研究表明众多载纳米银海泡石抗菌粉对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抗菌性能均达到99％以上。其中技术成熟的离子交换法是指在液相环境中，加入还原剂，通过动力搅拌利用其它金属取代海泡石中的钠离子，从而将具有抗菌性能的金属离子成功负载在海泡石上，该方法的优点是在液相环境中，能最大化的将金属离子与海泡石中的钠离子进行交换，达到吸附脱附平衡，操作简单，仅需动力搅拌即可。多层包覆技术，其一是指在离子交换吸附的基础之上，防止已经与海泡石中钠离子交换的金属离子脱附，从而使金属离子点纳米银最大化地吸附于海泡石上；其二是指为了防止吸附在海泡石表面的金属离子由于外界环境变化从海泡石表面脱落，加入特定粘合剂，例如聚乙烯醇、戊二醛等，在海泡石表面形成一层保护膜，增加海泡石表面吸附量，从而增加海泡石抗菌剂的抗菌性能和稳定性。实验证明，离子交换技术和多层包覆技术不仅用于单金属，同时对双金属都适用，例如银-铜海泡石抗菌粉等。液相离子交换法和多层包覆技术尽管已经较为成熟，但仍然存在一些不足：液相离子交换法由于反应是在溶液中进行，银等金属溶液形成金属溶胶，胶体中金属颗粒有团聚的倾向，从而影响纳米银粉的大量生产；银系抗菌材料，对光比较敏感，在光照下易发生变色现象，严重影响抗菌剂的外观性能；此外还存在工艺流程复杂，成本高昂等问题，同时还可能导致银污染。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法。本专利技术的技术方案为：一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法，包括如下步骤：(1)分别以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液和以蒸馏水配制硝酸锌溶液；(2)将硝酸锌溶液与壳聚糖溶液混合，控制pH为3～6，20～65℃反应2～12小时；(3)将步骤(2)所得壳聚糖-锌抗菌剂溶液与海泡石原浆液混合，20～45℃反应12～24小时，然后过滤、干燥，海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉。进一步地，步骤(1)中，壳聚糖溶液的浓度为5～10g/L，优选8～10g/L；硝酸锌溶液的浓度为0.08～0.2mol/L，优选0.15～0.2mol/L。进一步地，步骤(1)中，溶剂醋酸溶液的质量分数为0.5～5％，更优选为1％。进一步地，步骤(2)中，硝酸锌溶液与壳聚糖溶液的混合方式优选将硝酸锌溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，硝酸锌溶液与壳聚糖溶液的体积比为0.9～1.1：1～1.2，更优选为1：1～1.2。进一步地，步骤(2)中，pH更优选为4～5，反应温度更优选25～40℃，反应时间更优选6～8小时。进一步地，步骤(3)中，海泡石原浆液的制备方法为将提纯后的海泡石水分散处理0.5～4小时；海泡石原浆液的质量浓度为3～15％，优选10～12％。进一步地，步骤(3)中，壳聚糖-锌抗菌剂溶液与海泡石原浆液的混合方式优选将壳聚糖-锌抗菌剂溶液逐滴加入海泡石原浆液中，壳聚糖-锌抗菌剂溶液与海泡石原浆液的体积比为1～4:1，更优选为2：1。进一步地，步骤(3)中，反应温度更优选25～30℃，反应时间更优选18～21小时。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将天然抗菌剂壳聚糖与金属锌结合，锌的引入，取代了贵金属银的使用量，明显降低了工业成本，同时引用廉价的壳聚糖，不仅降低了锌的使用量，进一步降低了成本，同时壳聚糖起到分散作用和抗菌作用，防止纳米锌的团聚，同时壳聚糖与锌能够发挥协同抗菌作用，显著增强了海泡石抗菌粉的抗菌性能，从而使得即使采用低纯度海泡石，同样能发挥相应的抗菌作用。此外，本专利技术的工艺流程操作简单，且过滤抗菌剂可重复使用，还能进一步起到节约使用成本的作用。附图说明图1为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对金黄色葡萄球菌抗菌效果图。图2为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对大肠杆菌抗菌效果图。图3为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对黄曲霉菌抗菌效果图。图4为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对金黄色葡萄球菌抗菌效果图。图5为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对大肠杆菌抗菌效果图。图6为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对黄曲霉菌抗菌效果图。图7为本专利技术抗菌粉的制备及检测流程框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术并不限于此。实施例1(1)海泡石预处理：首先将提纯后的海泡石进行1h的水分散处理，配制成质量浓度为5％的海泡石原浆液；(2)将1g壳聚糖溶于100ml、质量分数为1％的醋酸溶液中，配制成10g/L的壳聚糖溶液，同时以蒸馏水配制100ml、0.1mol/L硝酸锌溶液；(3)量取10ml、0.1mol/L硝酸锌溶液，逐滴加入到10ml、10g/L的壳聚糖醋酸溶液中，pH＝4.0，该pH可以在3-6范围内，25℃震荡反应2h；(4)将步骤(3)所得壳聚糖-锌抗菌剂溶液逐滴加入到步骤(1)中的海泡石原浆液中，25℃反应24h。(5)将步骤(4)所得混合材料过滤，60℃干燥12h，得到海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉，研磨，过200目筛，做大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抗菌实验，利用抑菌环法和最小抑菌浓度法判断得出，海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌黄曲霉菌抑菌环直径分别为43.30mm、30.20mm、42.12mm，抗菌效果图如图1至3所示。实施例2(1)海泡石预处理：首先将提纯后的海泡石进行1h的水分散处理，配制成质量浓度为10％的海泡石原浆液；(2)将1g壳聚糖溶于200ml、质量分数1％醋酸溶液中，配制成5g/L的壳聚糖溶液，同时以蒸馏水配制100ml、0.08mol/L硝酸锌溶液；(3)量取10ml、0.08mol/L硝酸锌溶液，逐滴加入到10ml、5g/L的壳聚糖醋酸溶液中，pH＝6.0，65℃震荡反应4h；(4)将步骤(3)所得壳聚糖-锌抗菌剂溶液逐滴加入到步骤(1)所得海泡石原浆液中，45℃反应21h。(5)将步骤(4)所得混合材料过滤，60℃干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海泡石负载壳聚糖‑锌抗菌粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液，以蒸馏水配制硝酸锌溶液；(2)将硝酸锌溶液与壳聚糖溶液混合，控制pH为3～6，20～65℃反应2～12小时；(3)将步骤(2)所得壳聚糖‑锌抗菌剂溶液与海泡石原浆液混合，20～45℃反应12～24小时，然后过滤、干燥，海泡石负载壳聚糖‑锌抗菌粉。

【技术特征摘要】
1.一种海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液，以蒸馏水配制硝酸锌溶液；(2)将硝酸锌溶液与壳聚糖溶液混合，控制pH为3～6，20～65℃反应2～12小时；(3)将步骤(2)所得壳聚糖-锌抗菌剂溶液与海泡石原浆液混合，20～45℃反应12～24小时，然后过滤、干燥，海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉。2.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，壳聚糖溶液的浓度为5～10g/L；硝酸锌溶液的浓度为0.08～0.2mol/L。3.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶剂醋酸溶液的质量分数为0.5～5％。4.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-锌抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硝酸锌溶液与壳聚糖溶液的混合方式为将硝酸锌溶液逐滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平乐，李冬冬，熊伟，郝芳，吴生焘，吕扬，罗和安，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43