一种无机硅酸盐抗菌剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及抗菌材料领域，尤其涉及一种无机硅酸盐抗菌剂及其制备方法和应用。该无机硅酸盐抗菌剂以碎玻璃为载体，通过碱金属离子交换法将抗菌金属离子植入玻璃载体，所述载体的碎玻璃组分包括SiO250～70wt％；P2O50～5wt％；Na2O10～16wt％；B2O30～5wt％；MgO1～8wt％；Al2O34～25wt％；K2O0～6wt％；SnO20～1wt％；ZnO0～5wt％；ZrO20～2.5wt％；CaO0～10wt％。一方面该无机硅酸盐抗菌剂在相关的应用场景中化学稳定性强，并且通过耐久性试验后依然保持强效杀菌、抑菌的作用，将抗菌剂添加在透明涂料清漆中可以保持其高透明性。另一方面本发明专利技术采用碎玻璃粉作为抗菌剂载体，可有效进行回收利用，有效克服传统熔盐离子交换导致的熔盐浪费问题，环保且成本较低。环保且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种无机硅酸盐抗菌剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及抗菌材料领域，尤其涉及一种无机硅酸盐抗菌剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在多种多样的抗菌方法中，采用无机系列抗菌剂抗菌是应用行业最广、适应菌种量大、相对简便易行且高效的主要方法，无机抗菌剂是采用含有抗菌性金属负载在一定载体，通过物理或化学方式制备而成。
[0003]但是无机抗菌剂依然存在较多的不足之处，例如公开号为CN112042669A一种具有消毒杀菌功能的无机粉体材料，该材料由如下重量份成分组成：石英粉48
‑
58份，硼砂粉25
‑
35份，氧化锌粉15
‑
20份和氧化铈粉2
‑
4份；经配料、熔化、冷却、粉磨和检验包装而成，该申请通过玻璃成分中添加抗菌成分熔融而获得抗菌效果，这种方法一般要求熔融温度比较高，温度范围是1100℃到1650℃，但使用银原料时Ag
+
在961℃左右即开始出现明显的挥发，所以有效银含量降低，价格昂贵的银原料没有办法得到有效应用，造成生产成本上升，而且易出现银负载不均匀的问题。
[0004]本申请前期研究公开号为CN112913839A，该申请在废弃玻璃中加入一定浓度侵蚀液进行侵蚀，破坏玻璃中原有的硅酸盐网络结构，形成有利于稀土和抗菌离子有效的吸附的网络结构体结构，增强抗菌效果。上述申请采用将碎玻璃通过侵蚀、吸附的方式进行，该方式存在银负载不均以及工序繁琐的问题。
[0005]本申请前期研究公开号为CN114847279A，该申请以磷酸盐碎玻璃为载体，通过离子交换法将抗菌金属离子植入玻璃载体，该款抗菌剂金属负载量高，抗菌效果较好，但是其化学稳定性不佳，应用在透明以及较高颜色要求场景中会产生一定的色差。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种无机硅酸盐抗菌剂及其制备方法和应用，抗菌效果较好，同时化学稳定性较强，工艺简单，降低生产成本，适合大批量生产。
[0007]本专利技术技术方案：
[0008]本专利技术首先提供了一种无机硅酸盐抗菌剂，所述无机硅酸盐抗菌剂为粉末状，其平均粒径10
‑
50μm，该无机硅酸盐抗菌剂以碎玻璃为载体，通过低温碱金属离子交换法将抗菌金属离子植入玻璃载体，通过XRF检测Ag2O含量为1～10wt％。所述载体的碎玻璃组分为SiO
2 50～70wt％；P2O
5 0～5wt％；Na2O 10～16wt％；B2O
3 0～5wt％；MgO 0～8wt％；Al2O
3 4～25wt％；K2O 0～6wt％；SnO
2 0～1wt％；ZnO 0～5wt％；ZrO
2 0～2.5wt％；CaO 0～10wt％。
[0009]进一步的，载体的玻璃组分中10≤R2O+RO≤30并且1≤(Al2O3+RO)/Na2O≤2。
技术介绍
中公开的抗菌剂在稳定性方面还存在缺陷，在太阳光或者加热至相应温度后比较容易转变为银单质，出现变色问题。因此现有无机抗菌剂通过无机媒介的作用会明显影响到工
业制品，尤其是清漆、薄膜、塑料制品透光性、颜色差以及化学稳定性较差的影响。本专利技术通过优化调整玻璃组分中的R2O、RO、Al2O3组分关系比，将组分之间关系控制在限定的比例区间范围，化学稳定性强，并且通过耐久性试验后依然保持强效杀菌、抑菌的作用，将抗菌剂添加在透明涂料清漆中可以保持其高透明性。
[0010]其中RO指CaO和MgO，R2O指K2O和Na2O。
[0011]进一步的，无机硅酸盐抗菌剂耐化性重量损失率≤1％。
[0012]进一步的，无机硅酸盐抗菌剂通过耐久性测试后抗菌率≥99.9％。
[0013]进一步的，无机硅酸盐抗菌剂应用检测色差值
△
E≤1％。
[0014]本专利技术还提供了所述无机硅酸盐抗菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0015]步骤一：按照各组分的重量百分比称量碎玻璃原料，将其均匀混合后，置入高温炉熔融，熔融后对熔融液进行水淬处理，形成碎玻璃颗粒；
[0016]步骤二：将碎玻璃颗粒进行球磨过筛；
[0017]步骤三：筛选后的碎玻璃进行清洗烘干；
[0018]步骤四：将清洗烘干后的碎玻璃、抗菌剂以及可溶剂进行混合，形成均匀的抗菌混合物；
[0019]步骤五：将所述抗菌混合物进行离子交换处理，处理加热温度为350
‑
450℃；加热时间10min
‑
80min；
[0020]步骤六：步骤五处理后的碎玻璃进行清洗烘干；
[0021]步骤七：将烘干后的碎玻璃进行再次研磨。
[0022]优选地，步骤二中将筛选后的碎玻璃颗粒尺寸控制在100
‑
200微米，碎玻璃颗粒可以是有规则几何形状，也可以是无规则形状，可以通过采用激光粒度仪测定或筛网进行筛选。控制尺寸的目的是控制抗菌离子的负载量，碎玻璃颗粒尺寸太大则颗粒的负载量越小，会造成抗菌性能下降，碎玻璃颗粒尺寸过小则会进一步对清洗烘干带来影响，增加了操作的难度。
[0023]优选地，将碎玻璃尺寸控制100
‑
200微米，在可使抗菌剂迅速的吸收置换银离子和/或亚铜离子，使碎玻璃具有较高浓度的均匀的抗菌离子负载量，提升抗菌有效范围距离，从而减少抗菌剂的使用量，并且通过耐化性试验后依然保持强效杀菌、抑菌的作用。
[0024]该制备方法适用碎玻璃可以包括经过强化或者未经过强化的玻璃，碎玻璃还包括钠钙玻璃、不含碱的玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃以及碱性铝硼硅酸盐玻璃。还可包括玻璃陶瓷或者单晶机构材料。
[0025]在一些实施方式中，步骤四中碎玻璃含量为40
‑
70wt％，进一步优选50～60wt％。
[0026]在一些实施方式中，步骤四中抗菌剂为银化合物、铜化合物或锌化合物中至少一种。
[0027]进一步地，所述银化合物为硝酸银粉末，含量为3
‑
10wt％，进一步优选5～8wt％。所述铜化合物为硫酸铜粉末，含量为35
‑
45wt％，进一步优选35～40wt％。
[0028]在一些实施方式中，步骤四中可溶剂为粉状的硝酸钾、硝酸锂中至少一种，可溶剂含量为30～55wt％，进一步优选40～55wt％。
[0029]在一些实施方式中，步骤四中可溶剂为粉状硫酸钠、硫酸钾中至少一种，可溶剂含量为20～30wt％。
[0030]注：以上各含量均为占抗菌混合物的质量比。
[0031]在一些实施方式中，步骤七中将清洗烘干后的碎玻璃进行研磨，研磨后得到的无机硅酸盐抗菌剂颗粒的尺寸为10～25μm。进一步优选尺寸为15～20μm。
[0032]本专利技术具有如下优点：
[0033]本专利技术通过混合离子交换工艺方法将抗菌金属离子植入特定比例的硅酸盐碎玻璃载体中以得到最终的无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机硅酸盐抗菌剂，其特征在于：该无机硅酸盐抗菌剂以碎玻璃为载体，通过低温碱金属离子交换法将抗菌金属离子植入玻璃载体，所述载体的碎玻璃组分包括SiO250～70wt％；P2O50～5wt％；Na2O 10～16wt％；B2O30～5wt％；MgO 1～8wt％；Al2O34～25wt％；K2O 0～6wt％；SnO20～1wt％；ZnO 0～5wt％；ZrO20～2.5wt％；CaO 0～10wt％，通过XRF检测抗菌剂中Ag2O含量为1～10wt％。2.根据权利要求1所述的无机硅酸盐抗菌剂，其特征在于：所述无机硅酸盐抗菌剂为粉末状，其平均粒径10
‑
50μm。3.根据权利要求2所述的无机硅酸盐抗菌剂，其特征在于：所述载体的碎玻璃组分中10≤R2O+RO≤30并且1≤(Al2O3+RO)/Na2O≤2。4.根据权利要求1所述的无机硅酸盐抗菌剂，其特征在于：所述无机硅酸盐抗菌剂的耐化性重量损失率≤1％。5.根据权利要求1所述的无机硅酸盐抗菌剂，其特征在于：所述无机硅酸盐抗菌剂通过耐久性测试后抗菌率≥99.9％。6.如权利要求1
‑
5中任意一项所述的无机硅酸盐抗菌剂的应用，其特征在于：所述无机硅酸盐抗菌剂应用于涂料中，检测涂料色差值
△
E≤1％。7.一种如权利要求1
‑
5任意一项所述的无机硅酸盐抗菌剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：按照各组分的重量百分比称量碎玻璃原料，将其均匀混合后，置入高温炉熔融，熔融后对熔融液进行水淬处理，形成碎玻璃颗粒；步骤二：将所述碎玻璃颗粒进行球磨过筛；步骤三：筛选后的碎玻璃进行清洗烘干；步骤四：将清洗烘干后的碎玻璃、抗菌剂以及可溶剂进行混合，形成均匀的抗菌混合物；步骤五：将所述抗菌混合物进行碱金属离子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈招娣，谢祯瀛，龚洪桥，温成志，江美娟，
申请(专利权)人：科立视材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：