CN108395756B - 一种纳米银抗菌胶及其制备方法 - Google Patents

一种纳米银抗菌胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米银抗菌胶及其制备方法,该纳米银抗菌胶由以下重量份的原料组成:羟丙甲纤维素20‑30份、聚乙稀醇20‑50份、黄原胶1‑5份、柠檬酸1‑3份、纳米银0.01‑0.05份;纳米银抗菌胶制备方法为:(1)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,150‑200r/min混合30‑50min;(2)纳米银加入步骤(1)的混合料中,150‑200r/min混合20‑30min;(3)混合混匀后,分装即得。本发明纳米银抗菌胶可避免银流失,并且能减缓纳米银氧化,使抗菌胶能长时间保持抗菌活性;配方中含有聚维酮,能阻止了纳米银发生团聚。

Description

一种纳米银抗菌胶及其制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种纳米银抗菌胶及其制备方法。
背景技术
随着工业的高速发展和环境的日益恶化,涂料正在向功能化、生态化方向发展,开发符合环保要求的功能涂料成为业内人士的共识。在木器涂料领域,家具在人们工作和生活的环境中扮演着重要的角色,但也可能成为病菌传播的媒介。因此,如何有效地抑制木器的细菌生长和繁殖具有重要的现实意义。
银是一种较为常见也相对廉价的贵金属,由于其优异的物化性质,成为物理、化学、材料等科学领域研究的热点,同时也得到了广泛的应用。银的主要应用领域有抗菌材料、医药材料、感光材料、银合金爆料等领域。无论是银离子还是单质银抗菌剂均存在不足之处。例如,银离子具有水溶性,在溶液中容易流失,从而降低其局部浓度;其次,银离子化学性质较活泼,对光和热敏感,易发生氧化反应,也导致其抗菌性能下降。银单质抗菌剂易发生团聚,释放银的速率较慢,抗菌效果不如银离子抗菌剂。
纳米银处于固体和分子之间的“介态”,比表面积极大,具有表面效应、小尺寸效应和宏观隧道效应,具备超强的抗菌能力和较高的安全性,是一种理想的抗菌材料。纳米银抗菌复合涂料工艺简单、成本低廉,利用自然光即可催化分解细菌和污染物,具有高催化活性,良好的化学稳定性和热稳定性,无二次污染,无刺激性等特点。新型纳米银抗菌涂料可实现涂料产品的绿色化,适应了健康、环保、安全的要求。
中国专利ZL201310471325.3公开了一种银离子抗菌胶及其制备方法,该专利制备的银离子抗菌胶具有杀菌能力强,杀菌效果持久的优点;且制备工艺简单、生产方便快捷。该专利制备的银离子抗菌胶也存在不足之处:(1)抗菌胶中的银为离子状态,银离子容易流失和氧化,降低银离子的浓度从而降低抗菌和杀菌性能;(2)银离子浓度较高。
发明内容
本发明通过以下技术方案改善银离子的流失和氧化问题:
一种纳米银抗菌胶,所述纳米银抗菌胶由以下重量份的原料组成:
Figure RE-GDA0001710504480000021
优选的,纳米银抗菌胶由以下重量份的原料组成:
Figure RE-GDA0001710504480000022
纳米银为原子状态,不易流失和氧化,可以长时间保持纳米银抗菌胶的抗菌活性;柠檬酸可进一步提高纳米银抗菌胶的抗菌活性。
优选的,纳米银的尺寸为10-20nm。
纳米银抗菌胶的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,150-200r/min混合30-50min;
(2)纳米银加入步骤(1)的混合料中,150-200r/min混合20-30min;
(3)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
步骤(2)中纳米银通过如下方法制备得到,硝酸银溶液中加入聚维酮,调节pH至4.0-5.0后,再加胱氨酸,30-50℃温度下反应。pH调节剂为硝酸。
进一步的,所述硝酸银溶液的浓度为3-5mg/ml,所述聚维酮与硝酸银的质量比为3-4:1。
进一步的,胱氨酸与硝酸银的质量比为0.5-1:1。
进一步的,反应时间为1-2h。
本发明的有益效果在于:
1、本发明抗菌胶中银呈原子状态且为纳米尺寸,可以避免银的流失和延缓氧化,使抗菌胶能长时间保持抗菌活性。
2、银离子能很好地与聚维酮形成配合物,有利于形成银纳米晶核,并能阻止了纳米银发生团聚,起到了分散稳定的作用。
3、配方中的柠檬酸能进一步减缓纳米银的氧化,并能提高抗菌效果。
具体实施方式
下面参照实施例对本发明内容作一步阐述,应当理解,下面的实施例用来说明本发明内容,但不限制本发明的范围。
实施例1
Figure RE-GDA0001710504480000031
Figure RE-GDA0001710504480000041
制备方法
(1)向10L 3mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮90g,调节pH至4.0后,再加24g胱氨酸,30℃温度下反应2h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,150r/min混合40min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,150r/min混合30min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
实施例2
Figure RE-GDA0001710504480000042
制备方法
(1)向2L 5mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮40g,调节pH至4.5后,再加10g胱氨酸,40℃温度下反应1h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,200r/min混合30min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,200r/min混合30min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
实施例3
Figure RE-GDA0001710504480000051
制备方法
(1)向5L 4mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮70g,调节pH至4.0后,再加12胱氨酸,40℃温度下反应1h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,180r/min混合50min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,200r/min混合20min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
实施例4
Figure RE-GDA0001710504480000052
制备方法
(1)向10L 5mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮150g,调节pH至5.0后,再加25g胱氨酸,50℃温度下反应2h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,200r/min混合30min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,160r/min混合20min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
实施例5
Figure RE-GDA0001710504480000061
制备方法
(1)向10L 4mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮150g,调节pH至4.0后,再加24g胱氨酸,35℃温度下反应1.5h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,150r/min混合40min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,150r/min混合25min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
对比例1
Figure RE-GDA0001710504480000062
Figure RE-GDA0001710504480000071
制备方法
(1)首先按配比称取羟丙基甲基纤维素、聚乙稀醇、可再分散乳胶粉、植物豆胶、海藻酸钠和银离子抗菌添加剂;
(2)然后将称取的原料依次投入到旋转式搅拌混合锅内,进行混合 30-50min;
(3)混合混匀后,进行分装即可得到银离子抗菌胶。
对比例2
Figure RE-GDA0001710504480000072
制备方法
(1)向5L 4mg/ml硝酸银溶液中加入聚维酮70g,调节pH至4.0后,再加12胱氨酸,40℃温度下反应1h得到纳米银;
(2)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶,再投入到旋转式搅拌混合锅内,180r/min混合50min;
(3)按配比称取纳米银加入步骤(2)的混合料中,200r/min混合20min;
(4)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
实验例1抗菌效率的考察
抗菌效率是抗菌材料最重要的参数之一,一般通过最小抑菌浓度MIC来表示。无机抗菌剂的抗菌性能要求对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC小于800 mg/L。
参照《抗菌陶瓷制品抗菌性能测试方法》对抗菌胶的抗菌性能进行测试。首先将抗菌胶涂在5cm×5cm的玻璃片上,干燥48h后制得抗菌涂料样品,以5cm×5cm的玻璃片作为空白对照样,实验前将所有的样品用75%酒精消毒;然后在无菌室配制浓度为(5.0~10.0)×105cfu/ml的大肠埃希氏菌及金黄色葡萄球菌菌悬液;取上述菌悬液0.5ml滴在抗菌涂料样品及空白对照样上,再置于灭菌平皿中,在相对湿度大于90%的条件下,于(36±1)℃恒温箱中培养24h;将培养24h后的抗菌涂料样品、空白对照样品取出,分别放入已灭菌的100ml烧杯中,分别加入50ml磷酸缓冲液反复冲洗,充分摇匀后,用平板记数法测定抗菌涂料样品及空白对照样品的存活菌数,抗菌率按下式计算:
R=(A-B)/A×100%
式中:R--抗菌率,%;
A--空白对照样品存活菌数,cfu/片;
B--抗菌涂料样品存活菌数,cfu/片。
实施例和对比例抗菌胶0天的抗菌实验结果见表1。
表1实施例和对比例抗菌胶0天的抗菌实验结果
Figure RE-GDA0001710504480000081
Figure RE-GDA0001710504480000091
实验例2纳米银抗菌胶36个月后的抗菌性能考察
参照抑菌效率考察的方法,36个月后纳米银抗菌胶抗菌活性和银含量,结果见表2。
表2纳米银抗菌胶的抗菌性能测试及银含量结果
Figure RE-GDA0001710504480000092
对比例1中银离子流失严重;对比例2和实施例1-5中银含量降低较小;对比例2与实施例3的银含量大致相同,但抗菌率低于实施例3,原因在于对比例2中不含有柠檬酸。
实验例3纳米银抗菌胶尺寸
采用激光粒度测定计测定0天和12个月后纳米银抗菌胶中银的尺寸,结果见表3。
表3纳米银抗菌胶中银的尺寸测定结果
0天时 12个月后
实施例1 18nm 19nm
实施例2 10nm 10nm
实施例3 16nm 15nm
实施例4 20nm 21nm
实施例5 12nm 13nm
由表3可知,12月后银离子的尺寸大小并未发生显著的变化,纳米银抗菌胶银聚集问题并不严重。

Claims (7)

1.一种纳米银抗菌胶,其特征在于:所述纳米银抗菌胶由以下重量份的原料组成:
羟丙甲纤维素 20-30份
聚乙稀醇 20-50份
黄原胶 1-5份
柠檬酸 1-3份
纳米银 0.01-0.05份,
所述纳米银的尺寸为10-20nm。
2.根据权利要求1所述的纳米银抗菌胶,其特征在于:所述纳米银抗菌胶由以下重量份的原料组成:
羟丙甲纤维素 25-30份
聚乙稀醇 20-40份
黄原胶 3-5份
柠檬酸 2-3份
纳米银 0.01-0.03份。
3.制备权利要求1或2所述的纳米银抗菌胶的方法,包括如下制备步骤:
(1)按配比称取羟丙甲纤维素、聚乙稀醇、黄原胶、柠檬酸,再投入到旋转式搅拌混合锅内,150-200r/min混合30-50min;
(2)纳米银加入步骤(1)的混合料中,150-200r/min混合20-30min;
(3)混合混匀后,进行分装即得到纳米银抗菌胶。
4.根据权利要求3所述的纳米银抗菌胶制备方法,其特征在于:纳米银通过如下方法制备得到,硝酸银溶液中加入聚维酮,调节pH至4.0-5.0后,再加胱氨酸,30-50℃温度下反应。
5.根据权利要求4所述的纳米银抗菌胶制备方法,其特征在于:所述硝酸银溶液的浓度为3-5mg/ml,所述聚维酮与硝酸银的质量比为3-4:1。
6.根据权利要求4所述的纳米银抗菌胶制备方法,其特征在于:所述胱氨酸与硝酸银的质量比为0.5-1:1。
7.根据权利要求4所述的纳米银抗菌胶制备方法,其特征在于:反应时间为1-2h。
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Address after: 250022 Room 303 and 304, 3rd floor, Best Business Hotel, 8 Yingshi West Street, Huaiyin District, Jinan City, Shandong Province

Applicant after: JINAN HOLCIM'S BIOLOGICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 313000, Zhejiang Province, Wuxing District, Huzhou City, eight mile town, Wuxing District SME Entrepreneurship Park (Cao reported Village) office building D, Room 308

Applicant before: HUZHOU GUANGBO BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd.

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