抗菌剂及其制备方法、涂料和使用方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有持久抗菌性能的抗菌剂及其制备方法、基于该抗菌剂的涂料以及该涂料的使用方法与应用。该抗菌剂包括复合纳米银材料，该复合纳米银材料包括纳米银线和负载在纳米银线上的磁性颗粒。纳米银线是高长径比的一维银金属材料，其长度在微米尺寸，直径在纳米尺寸。当纳米银线与磁性金属颗粒复合后，能够在磁场作用下按一定方向定向排列，从而可以作为一个整体嵌入到涂层中，以此克服一般的纳米银粒子在涂层中容易通过各种尺寸的孔隙溶出导致的抗菌持久性不足的问题，提升抗菌的长久稳定性。

Antibacterial agent and its preparation, coating, application and Application

【技术实现步骤摘要】
抗菌剂及其制备方法、涂料和使用方法与应用
本专利技术防腐涂料
，尤其是涉及一种抗菌剂及其制备方法、涂料和使用方法与应用。
技术介绍
涂料防腐是钢材防腐蚀的重要手段，随着行业发展和对环境质量要求的提高，防腐涂料正由单一钢材保护功能，向着高性能、水性环保和多功能方向发展。涂料的抗菌功能大多通过添加合适的抗菌剂来实现。目前，涂料用抗菌剂主要可以分为天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂三类。无机抗菌剂主要是金属类抗菌剂，其原理在于银、铜、锌、钛等金属及其离子的杀菌或抑菌能力，相对于其他抗菌剂，无机抗菌剂具有广谱抗菌、高效率灭菌、长效、无耐药性等特点，能有效弥补天然和有机抗菌剂的不足。纳米银是目前涂料中常用的一类新型的无机抗菌剂。纳米银的表面效应使其抗菌能力能够达到微米级银粒子的200倍以上，也远远大于传统的银粒子杀菌剂(如硝酸银和磺胺嘧啶银)。但纳米银的尺寸太小，在涂层中很容易通过各种不同尺寸的孔隙溶出，导致涂料的抗菌持久性不足。研究人员尝试通过浸渍法将纳米银直接负载在介孔石墨烯上，得到的复合材料表现出优异的催化抗菌特性。但浸渍法不能确保石墨烯和纳米银的有效键合，也就无法保证持久的催化抗菌特性。另有研究记载了一种载银伊蒙黏土/壳聚糖季铵盐杂化抗菌剂，选用伊蒙黏土负载有机抗菌剂(壳聚糖季铵盐)和无机抗菌剂(银纳米粒子)，提高抗菌效果，但其长久稳定性仍有待提升。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有持久抗菌性能的抗菌剂及其制备方法、基于该抗菌剂的涂料以及该涂料的使用方法与应用。第一方面，本专利技术的一个实施例提供了一种抗菌剂，该抗菌剂包括复合纳米银材料，该复合纳米银材料包括纳米银线和负载在纳米银线上的磁性颗粒。本专利技术实施例的抗菌剂至少具有如下有益效果：纳米银线是具有高长径比的一维银金属材料，其长度在微米尺寸，直径在纳米尺寸。当纳米银线与磁性金属颗粒复合后，能够在磁场作用下按一定方向定向排列，从而可以作为一个整体嵌入到涂层中，以此克服一般的纳米银粒子在涂层中容易通过各种尺寸的孔隙溶出导致的抗菌持久性不足的问题，提升抗菌的长久稳定性。根据本专利技术的另一些实施例的抗菌剂，磁性颗粒可以是任选的能够具有磁性的金属的颗粒，诸如铁、钴、镍、钼、锰、镧系等元素的颗粒。根据本专利技术的另一些实施例的抗菌剂，磁性颗粒为磁性氧化铁(四氧化三铁)。根据本专利技术的另一些实施例的抗菌剂，纳米银线的直径为10-100nm，纳米银线的长度为5-80μm。第二方面，本专利技术的一个实施例提供了上述抗菌剂的制备方法，该制备方法采用简单化学共沉淀法，包括以下步骤：(1)将纳米银线的溶液与铁盐的溶液混合；(2)调节混合溶液的pH到11至12，反应；其中，铁盐包括二价铁离子和三价铁离子，二价铁离子和三价铁离子的摩尔比为(1～1.5)：1。根据本专利技术的另一些实施例的抗菌剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1a)FeSO4·7H2O与FeCl3·6H2O以摩尔比(1-1.5)：1配置成铁盐的水溶液，搅拌混合均匀；(1b)将纳米银线的水溶液按照(1-10)：100的质量比添加到上述铁盐溶液中，搅拌混合均匀；(2)逐步滴加NaOH或KOH溶液至混合溶液pH到11-12，静置2-4h，抽滤后纯水洗涤，真空干燥，得到复合纳米银材料。第三方面，本专利技术的一个实施例提供了一种涂料，该涂料包括上述的抗菌剂。本专利技术实施例的涂料至少具有如下有益效果：纳米银线是高长径比的一维银金属材料，其长度在微米尺寸，直径在纳米尺寸。当纳米银线与磁性金属颗粒复合后，能够在磁场作用下按一定方向定向排列，从而可以作为一个整体嵌入到涂层中，以此克服一般的纳米银粒子在涂层中容易通过各种尺寸的孔隙溶出导致的抗菌持久性不足的问题，提升涂料的抗菌长久稳定性。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，可以是任选的液相涂料或固相涂料，液相涂料包括但不仅限于诸如聚四氟乙烯涂料、氟化乙烯丙稀共聚物涂料、陶瓷涂料和氟聚物树脂涂料，固相涂料包括但不仅限于诸如可熔性聚四氟乙烯塑料、环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料和丙烯酸酯粉末涂料等，在上述的涂料中掺杂一定量的抗菌剂以提升其抗菌的持久稳定性。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，还包括硅酸盐、锌粉、抗藻剂和助剂。作为抗菌剂使用的高长径比的纳米银线能够与涂料中的锌粉形成高效的导电网络，提高涂料的阴极保护效果，降低锌粉的添加量，延长涂层的防腐寿命。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，基于涂料的总质量，硅酸盐的质量分数为30～50wt％，锌粉的质量分数为40～69wt％，抗菌剂的质量分数为0.1～5％，抗藻剂的质量分数为0.1～2wt％，助剂的质量分数为0.1～3wt％。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，硅酸盐的模数为4.5～7，是一种稳定高模数硅酸盐。硅酸盐的模数过低的话，活性硅羟基太少，形成涂层后交联密度小，耐水性差，与基材的附着力较差；硅酸盐的模数过高的话，活性羟基太多，与锌粉交联过快，内聚力过大，会导致形成的涂层机械性能急剧下降。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，上述具有稳定高模数的硅酸盐由硅酸盐、硅烷偶联剂和硅丙乳液反应得到。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，硅烷偶联剂包括但不仅限于诸如KH-560、KH-602、甲基三乙氧基硅烷的至少一种。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，锌粉包括片状锌粉和粒状锌粉，片状锌粉和粒状锌粉的摩尔比为1：(2～4)。片状锌粉和粒状锌粉组成的防腐网络，能够延长涂层对环境中水和氧气的屏蔽路径，同时增加了抗菌剂和抗藻剂的释放路径，提升了涂层的抗菌抗藻性能。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，粒状锌粉为球形，目数在400-600目；片状锌粉的厚度为0.15-0.4μm，平均粒径15-25μm，径厚比50-70。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，抗藻剂包括多孔载体和负载在所述多孔载体上的抗藻化合物。通过抗藻化合物和多孔载体负载形成复合抗藻剂，利用载体的多孔结构特性，实现了抗藻剂的固定和缓慢释放效果，在延长涂层抗藻性的同时延长其防腐寿命。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，抗藻剂所用多孔载体可以是包括但不仅限于诸如硅藻土、蒙脱石、沸石、高岭土、膨润土、海泡石中的至少一种。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，抗藻化合物可以是包括但不仅限于诸如吡啶硫酮锌、氧化亚铜、(RS)-2-[4-(2,4-二氯苯氧基)苯氧基]丙酸甲酯、N-(3,4-二氯苯基)-N',N'-二甲基脲中的至少一种。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，抗藻化合物：多孔载体的质量比为(3～10)：1。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，助剂包括增稠剂、消泡剂、抗沉剂、分散剂中的至少一种。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，增稠剂包含但不限于聚丙烯酸钠，添加量为0.1-1wt％，或者气相二氧化硅，添加量为0.5-1％。根据本专利技术的另一些实施例的涂料，消泡剂包含但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌剂，其特征在于，包括复合纳米银材料，所述复合纳米银材料包括纳米银线和负载在所述纳米银线上的磁性颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌剂，其特征在于，包括复合纳米银材料，所述复合纳米银材料包括纳米银线和负载在所述纳米银线上的磁性颗粒。


2.根据权利要求1所述的抗菌剂，其特征在于，所述纳米银线的直径为10-100nm，所述纳米银线的长度为5-80μm。


3.权利要求1至2任一项所述的抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米银线的溶液与铁盐的溶液混合；
(2)调节混合溶液的pH到11至12，反应；
其中，所述铁盐包括二价铁离子和三价铁离子，所述二价铁离子和所述三价铁离子的摩尔比为(1～1.5)：1。


4.一种涂料，其特征在于，包括权利要求1至2任一项所述的抗菌剂。


5.根据权利要求4所述的涂料，其特征在于，还包括硅酸盐、锌粉、抗藻剂和助剂；基于所述涂料的总质量，所述硅酸盐的质量分数为30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英，张力，刘海涛，晏义伍，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44