[发明专利]一种高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌材料领域，具体为一种利用纳米氧化镁与其他纳米无机物复合得到高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆及其制备方法。

背景技术

细菌及霉菌在人们生活环境及一些物品中的滋生，不但危害人类健康，而且污染环境、损坏物品。因此，高效环保抗菌防霉剂的研究和运用对保护人类健康、改善生活环境具有十分重要的意义。传统的抗菌剂多为有机抗菌剂，其杀菌速度快，开发和使用技术成熟，但存在不同程度的毒性、对皮肤有刺激、有难闻气味、易挥发、药效短、不能广谱杀菌、操作复杂、一次投资较大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、长效抗菌防霉、环保的利用纳米氧化镁等无机物复合得到的无机复合纳米粉浆，其制备方法操作简单、工艺条件容易控制、成本低。

本发明的技术方案是：

一种高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆，由纳米无机物、高分子分散剂和溶剂组成的悬浮液，经过分散和研磨后形成高度均匀的分散体系；以纳米氧化镁为主体，其与纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铜、纳米氧化亚铜、纳米氧化银、纳米硫化锌、纳米氧化锆、纳米氧化钇、纳米氧化铝、纳米氧化钙等中的一种或一种以上无机物复合组成纳米粉浆。按重量百分比计，纳米粉浆中，纳米氧化镁的含量为0.1～40％(优选1～30％)，其它无机物含量为0.01～40％(优选0.03～30％)，高分子分散剂含量为0.5～12％(优选1～8％)，余量为溶剂。

所述高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆的制备方法，利用纳米氧化镁和所述的一种或一种以上纳米无机物在高分子分散剂和溶剂组成的溶液中形成的高度分散体系，制备一系列成分的无机复合纳米粉浆。以平均颗粒尺寸小于100nm的氧化镁粉和平均颗粒尺寸小于100nm的所述的一种或一种以上纳米无机物为原料，按预定比例将其高速分散进入高分子分散剂和溶剂组成的溶液中，分散速度为400～3000rpm(优选为500～2500rpm)，分散时间为2～120min(优选为5～60)，混合物经球磨20min～20h(优选为40min～15h)，形成高度分散的无机复合纳米粉浆。所述混合物的球磨方式为行星式、滚筒式或振动式球磨方法。

其中的高分子分散剂是聚烯烃类、聚羧酸类、聚羧酸盐类、聚丙烯酸类、聚丙烯酸盐类、聚酯类、聚酯盐类、聚酰胺类、聚酰胺盐类、聚氨酯类、聚氨酯盐类、聚醚类、聚醚盐类、聚酐类、聚硅氧烷类、聚氧乙烯类、聚氧丙烯类、马来酸酐类、聚ε-己内酮类、聚醇类、醇类中的一种或一种以上化合物。

其中的溶剂是脂肪烃类、脂环烃类、芳香烃类、醇类、酮类、酯类、萜类、醇醚及醚酯类、取代烃类、水中的一种或一种以上化合物。

本发明中，纳米无机物的抗菌机理如下：

(1)纳米氧化镁

氧化镁极易水合，并在表面形成一层氢氧化镁，溶解在溶液中的氧通过单电子还原反应生成活性氧离子。氧化镁的表面包覆一层氢氧根离子，由于氧气在碱性环境中具有化学稳定性，所以高浓度的活性氧离子得以在氧化镁表面存在。而活性氧离子有强的氧化性，可以破坏细菌的细胞膜壁的肽键结构，从而迅速杀死细菌。另外，纳米氧化镁粒子可以产生破坏性吸附，也可能将细菌的细胞膜破坏。这样的抗菌机理可以克服银系抗菌剂作用慢、易变色和二氧化钛系抗菌剂需要紫外线照射的不足。

(2)纳米氧化锌

在光照条件下，纳米氧化锌的抗菌是光催化和金属离子溶出共同作用的结果，纳米氧化锌对金葡球菌的抗菌性强于大肠杆菌，原因是在近中性或弱碱性环境中，金葡球菌带有更多的负电荷，带正电荷纳米氧化锌更容易吸附到其表面，从而将其杀死；在无光照时，只是金属离子溶出机理在起作用，纳米粒子的粒径越小，光催化效应越强。

(3)纳米氧化钛

由于TiO₂电子结构所具有的特点，使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，攻击有机物，达到降解有机污染物的作用。当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解。一般常用的杀菌剂银、铜等能使细菌细胞失去活性，但细菌杀死后，尸体释放出内毒素等有害的组分。纳米二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，而且能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌，防止内毒素引起的二次污染，纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。

(4)纳米氧化铜