抗菌纳米复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌纳米复合材料的制备方法及其应用，该抗菌纳米复合材料是以多孔电气石为载体，负载含胍基有机高分子抗菌剂后，得功能性杂化材料，经粉碎，再以苯并三唑和金属盐溶液封闭功能性杂化材料表面制得。本发明专利技术以简单制备方法制得颜色透明、抗菌效果持久稳定且尺寸均一的抗菌纳米复合材料，该材料对大肠杆菌的抗菌率＞99%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞99%，对白色念珠菌的抗菌率＞90%，适用于功能性纳米材料技术领域，可用作抗菌材料用于涂料、纺织品、防护用品、医用材料、塑料器皿、数码产品及家电产品。数码产品及家电产品。

【技术实现步骤摘要】
抗菌纳米复合材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于功能性纳米材料
，涉及一种抗菌纳米材料，具体地说是抗菌纳米复合材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着现代生活质量的提高，人们对健康安全的重视程度也逐渐提高，健康防护、生态环保等概念在消费市场得到了广泛关注。由于细菌与人类的生产、生活密切相关，抗菌抑菌已成为各行各业均面临的问题，随着人们消费观念的改变，在厨卫用具中，材料的抗菌性能逐渐被关注；除此之外，用于防护、包扎及矫治等用途的抗菌材料也一直是医用材料研发的热点。
[0003]目前，抗菌材料根据抗菌物质种类的不同，可分为单一组分抗菌材料和复合抗菌材料。然而，单一组分抗菌材料抗菌性较差，往往需大量使用以提高抗菌效果，还存在颜色较深、不耐热、不易分散等问题，难以满足各行各业的要求。
[0004]近年来，复合抗菌材料的研究受到广泛地关注，但仍存在一定问题。公开号为CN113801457A的中国专利申请，通过将聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG)用环氧氯丙烷改性后添加单宁酸作为络合剂，与四氧化三铁发生络合反应生成复合抗菌材料，但该方法生成材料的纳米尺寸不可控，且经水洗后PHMG在四氧化三铁留着率降低，影响抗菌效果，并且该复合抑菌剂带有颜色；公开号为CN112853747A的中国专利申请，是在PHMG水溶液体系中加入硝酸银和硼氢化钠，通过还原反应生成纳米银
‑
PHMG复合处理剂，该方法因纳米银在PHMG溶液中不易分散，基体间相容性不高，易对环境产生污染；公开号为CN110354304A的中国专利申请，由于仅将PHMG涂覆于二氧化钛的表面，所得材料的抗菌时间有限；而公告号为CN112998884B的中国专利申请，在改性多孔纳米电气石时，采用接枝抗菌剂的方法，需在150～180℃恒温环境中进行8h以上的接枝反应，存在能耗高、反应时间长等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的，是要提供一种抗菌纳米复合材料的制备方法，通过多孔电气石、含胍基有机高分子抗菌剂、苯并三唑和金属盐的协同作用，达到以简单制备方法制得颜色透明、抗菌效果持久稳定且尺寸均一抗菌纳米复合材料的目的。
[0006]本专利技术的另一个目的，是要提供上述制备方法在与有机高分子材料制备抗菌纤维材料中的应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种抗菌纳米复合材料的制备方法，它是以多孔电气石为载体，负载含胍基有机高分子抗菌剂后，得功能性杂化材料，经粉碎，再以苯并三唑和金属盐溶液封闭功能性杂化材料表面制得。
[0009]作为本专利技术的一种限定，该制备方法包括依次进行的以下步骤：
[0010]S1.取多孔电气石和含胍基有机高分子抗菌剂溶液，经超声处理后，置于真空环
境，得功能性杂化材料；
[0011]S2.取功能性杂化材料和苯并三唑研磨成粉，加水混匀，于80
‑
90℃真空抽滤，干燥，得复合功能性杂化材料；
[0012]S3.取复合功能性杂化材料加入金属盐溶液，静置1
‑
2h，冲洗，真空抽滤，干燥，紫外照射，得抗菌纳米复合材料。
[0013]其中，苯并三唑易溶于水，在S2中采用水体系，使苯并三唑和功能性杂化材料充分混合，并且苯并三唑在功能性杂化材料空隙中大量存留，有利于后续形成的护封膜结构稳定。
[0014]作为本专利技术的进一步限定，所述多孔电气石是将电气石酸化后，经洗涤和和真空抽滤、干燥所得；
[0015]所述真空环境的压力表显示值为
‑
0.1～
‑
0.02MPa，置于真空环境的时间为1
‑
3h；
[0016]所述真空抽滤时压力表显示值为
‑
0.1～
‑
0.02MPa，抽滤时间为1
‑
5min；
[0017]所述含胍基有机高分子抗菌剂溶液和金属盐溶液的溶剂均为水；
[0018]所述冲洗的水流速度为50
‑
100m/s；
[0019]所述紫外照射的紫外光波长为185
‑
254nm，照射时间为10
‑
30min。作为本专利技术的更进一步限定，所述酸化是取电气石经硫酸处理至处理前质量的60
‑
80％。
[0020]作为本专利技术的进一步限定，所述多孔电气石、含胍基有机高分子抗菌剂和金属盐的质量比为1
‑
10：1：1
‑
10。
[0021]作为本专利技术的再进一步限定，金属盐与苯并三唑的摩尔比为1：1
‑
3。
[0022]作为本专利技术的另一种限定，含胍基有机高分子抗菌剂为聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐和聚六亚甲基胍磷酸盐中的至少一种。
[0023]作为本专利技术的进一步限定，金属盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸银、硫酸锌、硫酸镁和氯化锌中的至少一种。
[0024]作为本专利技术的再一种限定，所述抗菌纳米复合材料的颗粒直径为300
‑
700nm。
[0025]本专利技术提供了上述制备方法的一种应用，它是按照上述制备方法制备抗菌纳米复合材料后，用作抗菌材料用于涂料、纺织品、防护用品、医用材料、塑料器皿、数码产品及家电产品。
[0026]其中，抗菌纳米复合材料与有机高分子材料制备抗菌纤维，再经熔融纺丝、纺织得到纺织品；该抗菌纤维用于制备口罩、纱布、牙科矫治器、药品外包装等医用材料；此外，抗菌纳米复合材料也用于添加至手机等数码产品的外壳、屏幕材料中，提高数码产品的抗菌性能；抗菌纳米复合材料还用于添加至塑料或合金材料中，以提高净水器、洗衣机、冰箱等家用电器的抗菌性能。
[0027]本专利技术的原理为：通过硫酸酸化刻蚀电气石内腔，得多孔电气石，利用真空环境中阳离子交换及毛细管效应使多孔电气石吸附含胍基有机高分子抗菌剂，再利用苯并三唑与金属盐在表面形成稳定的稳定的膜状结构，附着在材料表面，成为护封膜，各组分分工明确，协同构建形成稳定的多组分抗菌体系，放大抗菌效果。
[0028]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
[0029](1)本专利技术提供的制备方法，采用多孔电气石为载体，利用其吸附含胍基有机高分子抗菌剂后，通过在80
‑
90℃干燥，提高苯并三唑的负载量，利用苯并三唑和游离的金属离
子加大金属离子在复合材料中的负载量，而且能在功能杂化材料表面形成的护封膜，防止内部抗菌成分直接曝露在空气或溶液中，提高材料本身的耐水洗性和抗氧化性提升耐水洗性和抗氧化性；本专利技术在多孔电气石制备中，通过控制酸化处理后电气石质量，来调控抗菌剂的负载量；通过水流速度为50
‑
100m/s高速冲洗，改变电气石的表面电子排布，使之带正电性，有利于吸引带负电的细菌，从而提高抗菌效果；其中，抗菌纳米复合材料经紫外光照射，使材料表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，它是以多孔电气石为载体，负载含胍基有机高分子抗菌剂后，得功能性杂化材料，经粉碎，再以苯并三唑和金属盐溶液封闭功能性杂化材料表面制得。2.根据权利要求1所述的抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：S1. 取多孔电气石和含胍基有机高分子抗菌剂溶液，经超声处理后，置于真空环境，得功能性杂化材料；S2. 取功能性杂化材料和苯并三唑研磨成粉，加水混匀，于80
‑
90℃真空抽滤，干燥，得复合功能性杂化材料；S3. 取复合功能性杂化材料加入金属盐溶液，静置1
‑
2 h，冲洗，真空抽滤，干燥，紫外照射，得抗菌纳米复合材料。3.根据权利要求2所述的抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔电气石是将电气石酸化后，经洗涤和真空抽滤、干燥所得；所述真空环境的压力表显示值为
‑
0.1～
‑
0.02MPa，置于真空环境的时间为1
‑
3 h；所述真空抽滤时压力表显示值为
‑
0.1～
‑
0.02MPa，抽滤时间为1
‑
5 min；所述含胍基有机高分子抗菌剂溶液和金属盐溶液的溶剂均为水；所述冲洗的水流速度为50
‑
100 m/s；所述紫外照射的紫外光波长为185
ꢀ‑

【专利技术属性】
技术研发人员：顾家玮，瞿文琳，魏艳红，谈君婕，纪俊玲，周家良，何丽芬，杨利军，
申请(专利权)人：江苏集萃先进纤维材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：