一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，属于纳米粉体材料的制备方法。本发明专利技术先将氧化石墨烯分散液、多醛基海藻酸钠分散液和三聚氰胺溶液混合均匀后，调节pH至酸性，静置后真空冷冻干燥，得气凝胶；再将气凝胶浸没于钛酸酯稀释液中，再经加热超声反应后，过滤，洗涤，得湿凝胶；将所得湿凝胶浸渍于碱性硝酸银分散液中，经加热超声反应后，再经过滤，洗涤和干燥，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼和水合肼溶液混合后，加热还原反应，再经过滤，洗涤和干燥，得还原干燥滤饼；将还原干燥滤饼于惰性气体保护状态下，加热升温，保温反应后，冷却，出料，即得纳米复配型抗菌粉体材料。

Preparation of a Nano-composite Antibacterial Powder Material

The invention discloses a preparation method of nano composite antimicrobial powder material, which belongs to the preparation method of nano powder material. The invention firstly mixed the graphene oxide dispersions, the polyaldehyde alginate dispersions and the melamine solution evenly, and adjusted the pH to the acidity. After the vacuum freeze drying was made, the aerogels were obtained, then the aerogels were immersed in the titanate diluent, then heated and ultrasonically reacted, then filtered, washed and wet gel was obtained. After heating and ultrasonic reaction, the dried filter cake is obtained by filtering, washing and drying; after mixing the dried filter cake and hydrazine hydrate solution, the dried filter cake is heated and reduced, then filtered, washed and dried, and the dried filter cake is reduced; after heating and heating, holding reaction, cooling and discharging, the nano-composite antimicrobial powder material is obtained. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法
本专利技术公开了一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，属于纳米粉体材料的制备方法。
技术介绍
抗菌粉体材料（也称抗菌剂）有合成系与天然系之分。天然系来自天然动植物的提取物（如壳聚糖，即脱乙酰甲壳质）。含成系可分为有机和无机两类，有机抗菌剂主要是有机酸、酯、醇和酚类，如季胺盐、吡啶盐、咪唑啉盐等，其主要用作一次性使用的消毒杀菌剂、防腐防霉剂等。无机抗菌剂按其作用于微生物的机理可分为三类：第一类是银系抗菌剂，其主要是通过物理吸附或离子交换等方法，将Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等固定在沸石、磷酸锆、磷酸钙、硅胶、托勃莫来石、膨润土等载体上而制成，抗菌剂用于添加到1000-1400℃烧成的陶瓷釉中生产抗菌日用瓷、卫生瓷和内墙砖等产品的载银型无机抗菌剂。对这种抗菌剂的性能要求：抗菌能力、耐热性、耐久性和安全性。所谓抗菌能力指抗菌剂具有广谱、高效抑菌、杀菌能力。抗菌剂掺入陶瓷釉中经1000-1400℃烧成时Ag+极少量分解挥发、不发色、抗菌效果不下降；所谓耐久性指抗菌剂载体对银离子等的担持能力和银离子等的缓释性，从而使抗菌性能达到持续长久。银系无机抗菌剂的抗菌机理具有两种解释：其一为Ag＋缓释，在其使用过程中抗菌剂缓慢释放出Ag＋，因为Ag＋在很低的浓度下就能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，具有抗菌作用，因而通过缓释Ag＋，无机抗菌剂可发挥持久的抗菌效果；其二是催化作用，微量的银能起催化活性中心的作用，类似光催化陶瓷半导体反应，在光的作用下，银激活空气或水中的氧，产生轻基自由基及活性氧离子,它们具有很强的氧化还原作用，破坏微生物细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌。由于银离子是对细菌的基体直接起作用，故具有高效性、持久性和抗菌广谱的特点；第二类是TiO2光催化（或叫光触媒）系抗菌剂；第三类是具有远红外辖射功能的抗菌剂，如Mg-Al-Si-Zr-稀土系（白色）和Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Cr系（黑色）。根据各种抗菌剂的抗菌机理、耐热性能以及各种抗菌制品的特殊性能要求不同，将天然系和合成系、有机和无机按一定比例混合分别制成适合添加到塑料、陶瓷、纤维中的复合抗菌粉体，使其抑菌杀菌能力更强，并且持久和安全。在抗菌制品加工过程中不变色，不分解挥发，应用成本降低，应用前景更佳。由于银离子是对细菌的基体直接起作用，故具有高效性、持久性和抗菌广谱的特点，锐钛矿结构TiO2是一种有氧空位的典型半导体，其光催化氧化原理是以半导体的能带理论为基础的，远红外线抗菌材料是光热转换功能材料。它从环境中吸收光和热能后，以远红外线辐射能量形式输出。常温下能发射出2～18微米波长的远红外线，该波长的远红外类似于光催化杀菌机理那样，激活空气和水，产生经基自由基和活性氧，从而杀死细菌。传统无机抗菌粉体材料中，以纳米二氧化钛为代表的光催化系抗菌剂需要在一定波长的光照下才能激发其抗菌活性，而纳米银虽然具有很强的抗菌活性，但存在易团聚和暴释的缺陷，而将纳米银和纳米二氧化钛复合，以纳米二氧化钛为载体表面沉积纳米银虽然可以一定程度上解决上述问题，但由于两者之间的结合力不强，导致纳米银脱落而影响产品的长效抗菌性能的问题，为获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统无机抗菌粉体材料中，以纳米二氧化钛为代表的光催化系抗菌剂需要在一定波长的光照下才能激发其抗菌活性，而纳米银虽然具有很强的抗菌活性，但存在易团聚和暴释的缺陷，而将纳米银和纳米二氧化钛复合，以纳米二氧化钛为载体表面沉积纳米银虽然可以一定程度上解决上述问题，但由于两者之间的结合力不强，导致纳米银脱落而影响产品的长效抗菌性能的问题，提供弄了一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取60～80份氧化石墨烯分散液，10～20份多醛基海藻酸钠分散液，40～50份三聚氰胺溶液，混合均匀后，调节pH至酸性，静置8～12h后，真空冷冻干燥，得气凝胶；（2）将气凝胶浸没于钛酸酯稀释液中，再经加热超声反应后，过滤，洗涤，得湿凝胶；（3）将所得湿凝胶浸渍于碱性硝酸银分散液中，经加热超声反应后，再经过滤，洗涤和干燥，得干燥滤饼；（4）将所得干燥滤饼和水合肼溶液按质量比为1：5～1：10混合后，加热还原反应，再经过滤，洗涤和干燥，得还原干燥滤饼；（5）将还原干燥滤饼于惰性气体保护状态下，加热升温至400～450℃，保温反应3～5h后，冷却，出料，即得纳米复配型抗菌粉体材料。步骤（1）所述氧化石墨烯分散液配制过程为：按重量份数计，依次取8～10份氧化石墨烯，1～3份聚苯乙烯磺酸钠，150～200份去离子水，混合后超声分散，得氧化石墨烯分散液。步骤（1）所述多醛基海藻酸钠分散液配制过程为：按质量比为1：10～1：15将海藻酸钠和水搅拌混合后，再加入海藻酸钠质量5～8%的高碘酸钠，加热搅拌反应3～5h，冷却，即得多醛基海藻酸钠分散液。步骤（1）所述调节pH至酸性为调节pH至6.0～6.5。步骤（2）所述钛酸酯稀释液是由以下重量份数的原料组成：20～30份钛酸四丁酯，80～100份无水乙醇，10～20份油酸。步骤（3）所述碱性硝酸银分散液配制过程为：按重量份数计，依次取10～15份硝酸银，80～150份质量分数为10～15%的氨水，30～40份无水乙醇，600～800份去离子水，先将硝酸银溶于去离子水中，再加入无水乙醇和氨水，搅拌混合均匀后，调节pH至11.2～11.4，即得碱性硝酸银分散液。步骤（5）所述惰性气体为氮气、氦气、氩气中的任意一种。步骤（1）所述氧化石墨烯分散液中还可以加入氧化石墨烯质量3～6%的微晶纤维素；所述微晶纤维素选用极限聚合度为80～120的微晶纤维素。步骤（5）所述加热升温为：以4～8℃/min速率进行程序升温。步骤（2）所述钛酸酯稀释液中还可以加入钛酸酯稀释液质量1～3%的脱水剂；所述脱水剂可选用无水氯化钙、无水硫酸钙、无水硫酸钠中的任意一种；其中脱水剂优选无水硫酸钠。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术技术方案首先利用三聚氰胺为交联剂，使氧化石墨烯和多醛基海藻酸钠形成气凝胶，并以此气凝胶为基础载体，以钛酸酯稀释液中无水乙醇和油酸的脱水缩合反应为水的来源，使体系中钛酸酯发生缓慢均匀水解，一旦产生水解产物晶体即可被气凝胶孔隙结构吸附，有效避免了水解产物晶体的进一步长大和团聚，使其尺寸保持在纳米级且可良好分散，再于碱性硝酸银分散液中，由于碱性体系的存在，使氧化石墨烯结构中的羧基离子化而带负电荷，由于同种电荷的相互排斥使气凝胶结构解离，使凝胶转变为溶胶，转变后内部多醛基海藻酸钠的醛基暴露，并将体系中一价的银还原为单质银，并被溶胶吸附固定而覆盖于溶胶表面的纳米二氧化钛表面，再利用水合肼对氧化石墨烯进行还原，使气凝胶结构被部分修复，氧化官能团被还原，从而引起分子间的斥力降低，通过π-共轭，使气凝胶部分进行自组装，气凝胶内部体积得以收缩，致密度增加，并使负载了纳米银的纳米二氧化钛有效固定于氧化石墨烯层间结构中，氧化石墨烯自身为透明结构，不会影响光引发纳米二氧化钛的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取60～80份氧化石墨烯分散液，10～20份多醛基海藻酸钠分散液，40～50份三聚氰胺溶液，混合均匀后，调节pH至酸性，静置8～12h后，真空冷冻干燥，得气凝胶；（2）将气凝胶浸没于钛酸酯稀释液中，再经加热超声反应后，过滤，洗涤，得湿凝胶；（3）将所得湿凝胶浸渍于碱性硝酸银分散液中，经加热超声反应后，再经过滤，洗涤和干燥，得干燥滤饼；（4）将所得干燥滤饼和水合肼溶液按质量比为1：5～1：10混合后，加热还原反应，再经过滤，洗涤和干燥，得还原干燥滤饼；（5）将还原干燥滤饼于惰性气体保护状态下，加热升温至400～450℃，保温反应3～5h后，冷却，出料，即得纳米复配型抗菌粉体材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取60～80份氧化石墨烯分散液，10～20份多醛基海藻酸钠分散液，40～50份三聚氰胺溶液，混合均匀后，调节pH至酸性，静置8～12h后，真空冷冻干燥，得气凝胶；（2）将气凝胶浸没于钛酸酯稀释液中，再经加热超声反应后，过滤，洗涤，得湿凝胶；（3）将所得湿凝胶浸渍于碱性硝酸银分散液中，经加热超声反应后，再经过滤，洗涤和干燥，得干燥滤饼；（4）将所得干燥滤饼和水合肼溶液按质量比为1：5～1：10混合后，加热还原反应，再经过滤，洗涤和干燥，得还原干燥滤饼；（5）将还原干燥滤饼于惰性气体保护状态下，加热升温至400～450℃，保温反应3～5h后，冷却，出料，即得纳米复配型抗菌粉体材料。2.根据权利要求1所述的一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述氧化石墨烯分散液配制过程为：按重量份数计，依次取8～10份氧化石墨烯，1～3份聚苯乙烯磺酸钠，150～200份去离子水，混合后超声分散，得氧化石墨烯分散液。3.根据权利要求1所述的一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述多醛基海藻酸钠分散液配制过程为：按质量比为1：10～1：15将海藻酸钠和水搅拌混合后，再加入海藻酸钠质量5～8%的高碘酸钠，加热搅拌反应3～5h，冷却，即得多醛基海藻酸钠分散液。4.根据权利要求1所述的一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述调节pH至酸性...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷江勇，
申请(专利权)人：雷江勇，
类型：发明
国别省市：湖南,43