一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，采用水合肼还原氧化铜制备纳米尺度的纯铜颗粒，纯度高，工艺简单，成本低，稳定性好；采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面包覆剂得到稳定不易团聚的纳米铜粉；采用环氧树脂为纳米铜粉的粘结剂，聚酰胺为固化剂，得到分布均匀、性能稳定的纳米铜/环氧树脂复合胶体，该胶体可以多种形式附着在诸如玻璃、薄膜等固态表面。对大肠杆菌菌株、金黄色葡萄球菌菌株试验表明该微纳米铜/环氧树脂复合胶体具有很好的抑菌性能，适用于生活中常见的菌类腐蚀和大众公共场所细菌较多场合物品的表面抑菌。

Preparation of a nano copper composite antibacterial coating

【技术实现步骤摘要】
一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法
本专利技术涉及环保抑菌胶体
，具体而言，涉及一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法。
技术介绍
胶体(Colloid)又称胶状分散体(colloidaldispersion)是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。按照分散剂状态分为：气溶胶、液溶胶和固溶胶。目前纳米铜的杀菌使用方面存在以下不足方面：(1)纳米铜的抑菌涉及的领域较小，现在纳米铜的抑菌作用往往只使用在农林渔业，在物品的无菌保藏、器件的保护等方面都没有涉及。(2)目前纳米铜的抑菌使用大部分是与液体配成抑菌溶液，抑菌溶液的使用范围有局限性。现有技术中选用水合肼(N2H4·H2O)为还原剂。水合肼属于强碱性，具有很高的还原性和腐蚀性，制备纳米铜的速度快，成本低，得到的纳米铜粉纯度高，产生的氧化物为纯净的氮(N2)。但是在使用水合肼还原法制备纳米铜的过程中容易发生以下问题(1)制得的纳米铜容易团聚，(2)纳米铜容易被氧化，(3)大批量合成纳米铜比较困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，具有抑菌效果，室温快速凝固，环保，使用范围广。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括,纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，将一定量的氧化铜加入至无水乙醇中，用磁力搅拌器将氧化铜均匀混于无水乙醇中，向溶液中添加一定量的聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，并控制反应溶液温度,将经去离子水稀释的水合肼溶液在搅拌、恒温的条件下匀速逐滴加入上述混合液中，直到反应器中还原反应完全完成，最后通过静置、沉淀、分离，再用无水乙醇将铜粉洗涤后，放置于恒温干燥箱中，在30-45℃干燥后，得到纳米铜粉；取制得的铜粉加入至环氧树脂中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99W的超声震荡器中混合均匀，再加入适量的聚酰胺固化剂再置于震荡频率为99W的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌胶体。进一步地，在上述过程中，所述涂料中纳米铜占总质量的20％～70％，无水乙醇的质量比为0.1％～1％。进一步地，上述过程中，各物质的占比为(单位wt％)：氧化铜粉10-12％，无水乙醇53-55％，聚乙烯吡咯烷酮5-8％，十六烷基三甲基溴化铵5-7％，水合肼11-13％，去离子水10-13％。进一步地，制得的所述纳米铜的粒径为70nm～500nm。进一步地，上述纳米铜的制作过程中反应溶液温度为40℃-100℃。进一步地，上述纳米铜的制作过程中反应溶液温度为60℃。进一步地，制得上述纳米铜为面心立方晶体结构。进一步地，所述搅拌器的转速为600r/min-1500r/min。进一步地，所述搅拌器的转速为1200r/min。进一步地，所述水合肼的浓度为3mol/L。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，以无水乙醇为反应溶剂(CuO不溶于乙醇)，水合肼还原氧化铜制备纳米铜。在反应过程中控制试剂的添加量及反应物理条件，并利用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为纳米铜粉表面包覆剂、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)为铜粉细化剂，获得抗团聚和抗氧化性能好的纳米铜粉。具有抑菌效果，室温快速凝固，环保，使用范围广。尤其，本专利技术在纳米铜的反应过程中的温度、搅拌速度、水合肼浓度、表面包覆剂PVP含量、分散剂CTAB含量进行精准控制，使得制得的铜粉在最佳的粒径范围，形成面心立方晶系单质铜。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例的制得的纳米铜粉的XRD图谱；图2为本专利技术实施例的扫描电子显微镜(SEM)形貌分析图；图3为纳米铜粉的粒度分布图；图4为傅立叶变换红外光谱表明样品表面图；图5为不同温度下的生成铜粉的粒度大小变化图；图6为不同搅拌速度下的生成铜粉的粒度大小变化图；图7为不同水合肼浓度下的生成铜粉的粒度大小变化图；图8为不同表面包覆剂PVP下的生成铜粉的粒度大小变化图；图9为不同分散剂CTAB下的生成铜粉的粒度大小变化图；图10为纳米铜粉图；图11a、图11b为空白样板(左)大肠杆菌菌落个数与纳米铜抗菌样板(右)菌落个数图；图12a、图12b为空白样板(左)金黄色葡萄球菌菌落个数与纳米铜抗菌样板(右)菌落个数。具体实施方式下面参照附图来描述专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释专利技术的技术原理，并非在限制专利技术的保护范围。请参阅图1所示，其为本专利技术实施例的纳米铜复合抑菌涂料的制备方法的结构示意图，纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，包括：纳米铜制作：将一定量的氧化铜加入至无水乙醇中，用磁力搅拌器将氧化铜均匀混于无水乙醇中，向溶液中添加一定量的聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，并控制反应溶液温度,将经去离子水稀释的水合肼溶液在搅拌、恒温的条件下匀速逐滴加入上述混合液中，直到反应器中还原反应完全完成，最后通过静置、沉淀、分离，再用无水乙醇将铜粉洗涤后，放置于恒温干燥箱中，在30-45℃干燥后，得到纳米铜粉；胶体制作：取制得的铜粉加入至环氧树脂中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99W的超声震荡器中混合均匀，再加入适量的聚酰胺固化剂再置于震荡频率为99W的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌胶体。在上述过程中，所述涂料中纳米铜占总质量的20％～70％，无水乙醇的质量比为0.1％～1％。上述过程中，各物质的占比为(单位wt％)：氧化铜粉10-12％，无水乙醇53-55％，聚乙烯吡咯烷酮5-8％，十六烷基三甲基溴化铵5-7％，水合肼11-13％，去离子水10-13％。制得的所述纳米铜的粒径为70nm～500nm，纳米铜的平均粒度为108.2nm。上述纳米铜的制作过程中反应溶液温度为40℃-100℃，反应溶液温度为60℃最佳。请参阅图1所示，X射线衍射仪(XDR)表明物相组成为面心立方晶系单质铜，微量氧化铜，样品用塑料袋装，在室温下存放180天后，没有发生氧化，观察铜粉也没有发生明显的团聚现象。请参阅图2所示，粒度分析：可知，制得的纳米铜粒度分布在1nm～3nm之间，由纳米粒度仪分析得到纳米铜的平均粒度为108.2nm，制得的铜粉粒度分布较为均匀。请参阅图3所示，扫描电子显微镜(SEM)形貌分析，可见制备的纳米铜粉为球状的颗粒。请参阅图4所示，傅立叶变换红外光谱表明样品表面存在PVP薄层，证实PVP对纳米铜粉表面包覆层的存在有利于抗氧化性和和抗团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，包括：/n将一定量的氧化铜加入至无水乙醇中，用磁力搅拌器将氧化铜均匀混于无水乙醇中，向溶液中添加一定量的聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，并控制反应溶液温度,将经去离子水稀释的水合肼溶液在搅拌、恒温的条件下匀速逐滴加入上述混合液中，直到反应器中还原反应完全完成，最后通过静置、沉淀、分离，再用无水乙醇将铜粉洗涤后，放置于恒温干燥箱中，在30-45℃干燥后，得到纳米铜粉；/n取制得的铜粉加入至环氧树脂中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99W的超声震荡器中混合均匀，再加入适量的聚酰胺固化剂再置于震荡频率为99W的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌胶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，包括：
将一定量的氧化铜加入至无水乙醇中，用磁力搅拌器将氧化铜均匀混于无水乙醇中，向溶液中添加一定量的聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，并控制反应溶液温度,将经去离子水稀释的水合肼溶液在搅拌、恒温的条件下匀速逐滴加入上述混合液中，直到反应器中还原反应完全完成，最后通过静置、沉淀、分离，再用无水乙醇将铜粉洗涤后，放置于恒温干燥箱中，在30-45℃干燥后，得到纳米铜粉；
取制得的铜粉加入至环氧树脂中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99W的超声震荡器中混合均匀，再加入适量的聚酰胺固化剂再置于震荡频率为99W的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌胶体。


2.根据权利要求1所述的纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，在上述过程中，所述涂料中纳米铜占总质量的20％～70％，无水乙醇的质量比为0.1％～1％。


3.根据权利要求1所述的纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，上述过程中，各物质的占比为：氧化铜粉10-12％，无水乙醇53-55％，聚乙烯吡咯烷酮5-8％，十六烷基三甲基溴化铵5-7％，水合肼11-13％，去离子水10-13％。


4.根据权利要求1所述的纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，制得的所述纳米铜的粒径为70nm～500nm。


5.根据权利要求1所述的纳米铜复合抑菌涂料的制备方法，其特征在于，上述纳米铜的制作过程中反应溶液温度为40℃-100℃。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，齐维靖，谢友能，刘欣，石思思，
申请(专利权)人：江西赣大材料技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36