[发明专利]一种载银碳纳米管抗菌剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种载银碳纳米管抗菌剂的制备方法，是以碳纳米管为原料，以银离子为抗菌材料，以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联改性剂，以去离子水为溶剂，以无水乙醇和去离子水为洗涤剂，以氢氧化钠为酸碱度pH值调节剂，先对碳纳米管进行酸化处理，然后进行偶联改性，在三口烧瓶中，在加热、水浴、搅拌、水循环冷凝状态下，制成载银碳纳米管抗菌剂。此方法工艺流程短，使用设备少，产物纯度高，达98％，抗菌性能好，达96％，可在多种高附加值产品上做抗菌剂使用，是十分理想的制备载银碳纳米管抗菌剂的方法。

主权项

1.一种载银碳纳米管抗菌剂的制备方法其特征在于：本发明使用的化学物质材料为：碳纳米管、硝酸银、硝酸、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇、去离子水，其组合用量如下：以克、毫升为计量单位碳纳米管：CNTs  C          1.5g±0.001g硝酸银：AgNO₃              6.8g±0.001g硝酸：HNO₃                 32.18mL±0.001mLγ-氨丙基三乙氧基硅烷：NH₂(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃ 3mL±0.001mL氢氧化钠：NaOH             14.4g±0.001g无水乙醇：C₂H₅OH           5000mL±10mL去离子水：H₂O              5000ml±10mL制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度、规格控制：碳纳米管：固态固体直径≤20nm长度≤2000nm含碳量≥95％硝酸银：固态固体≥99.8％硝酸：液态液体浓度≥68％γ-氨丙基三乙氧基硅烷：液态液体≥95％氢氧化钠：固态固体≥95％无水乙醇：液态液体≥99.7％去离子水：液态液体99.99％(2)酸化处理碳纳米管酸化处理是在三口烧瓶中进行的，将三口烧瓶置于电热套上，在三口烧瓶上部由左至右依次插入加液漏斗、搅拌器、酸碱度计；①称取碳纳米管1.5g±0.001g，加入三口烧瓶中；配制硝酸水溶液：量取硝酸32.18mL±0.001mL加入到容量瓶中，向容量瓶中缓慢加入去离子水27.82mL±0.001mL，成6.6mol/L的硝酸水溶液60ml；将硝酸水溶液加入三口烧瓶中；②开启电加热套，三口烧瓶内温度升至80℃±2℃；开启磁力搅拌器，进行搅拌，搅拌速度200r/min；加热，搅拌时间30min±2min，酸碱度计示值pH值＝-0.8，呈酸性混合溶液；反应方程式如下：式中：HOOC-C-OH：酸化碳纳米管；③冷却关闭电加热套、磁力搅拌器，三口烧瓶内酸性混合溶液随瓶自然冷却至25℃；④配制氢氧化钠水溶液称取氢氧化钠14.4g±0.001g加入到烧杯中，向烧杯中加入去离子水60mL±0.001mL，搅拌10min，使其充分溶解，成6.0mol/L的氢氧化钠水溶液；⑤调节酸碱度pH值将6.0mol/L的氢氧化钠水溶液60ml加入加液漏斗中，进行滴加，滴加速度10ml/min，边滴加、边搅拌，并用酸碱度计测量pH值为6～7，呈中性溶液；⑥抽滤将三口烧瓶内的中性溶液倒入抽滤瓶上的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；⑦洗涤、抽滤将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水300ml，用搅拌器进行搅拌5min，成混合液；将混合液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，洗涤液抽至滤瓶中；洗涤、抽滤重复进行5次，洗涤抽滤后：酸化碳纳米管滤饼；⑧真空干燥将酸化碳纳米管滤饼置于石英产物盘中，然后置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃±2℃，真空度15Pa，干燥时间1440min；干燥后即得终产物：酸化碳纳米管；(3)酸化碳纳米管的偶联改性①将酸化碳纳米管1.2g±0.001g置于烧杯中，然后加入去离子水240ml，然后置于超声波清洗器中进行超声分散，时间15min，温度25℃，频率20kHz，在超声分散过程中逐滴加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.2mL±0.001mL，在偶联改性过程中将发生化学反应，反应方程式如下：式中：NH₂(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₂OOC-CNTs-O(OC₂H₅)₂Si(CH₂)₃NH₂：改性碳纳米管；②离心分离将超声分散后的偶联改性混合溶液置于离心管内，进行离心分离，分离后，留存产物，弃掉废液；③无水乙醇洗涤、抽滤将分离后的产物置于烧杯中，然后加入无水乙醇250ml，用搅拌器搅拌5min，成混合溶液；将混合液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，洗涤液抽至滤瓶中；洗涤、抽滤重复进行5次；④去离子水洗涤、抽滤将产物滤饼加入烧杯中，然后加入去离子水300ml，搅拌洗涤5min，成：洗涤液；将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；去离子水洗涤、抽滤重复进行5次；⑤真空干燥将抽滤后的产物滤饼置于石英产物盘中，然后置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃±2℃，真空度15Pa，干燥时间1440min；干燥后即得终产物：改性碳纳米管；(4)制备载银碳纳米管抗菌剂制备是在三口烧瓶中进行的，将三口烧瓶置于水浴缸上，将水浴缸置于电热器上，在水浴缸内置放水浴水，水浴水要淹没三口烧瓶体积的4/5，在三口烧瓶上部由左至右依次插入加液漏斗、搅拌器、水循环冷凝管；①配制硝酸银水溶液将硝酸银6.8g±0.001g加入烧杯中，然后加入去离子水200ml±0.001ml，搅拌5min，成0.2mol/L的硝酸银水溶液；②将酸化碳纳米管1g±0.001g加入到三口烧瓶中；将0.2mol/L的硝酸银水溶液200ml由加液漏斗加入三口烧瓶中；将去离子水200ml±0.001ml由加液漏斗加入三口烧瓶中；用搅拌器进行搅拌；使酸化碳纳米管+硝酸银水溶液+去离子水充分混合，成混合溶液；③配制氢氧化钠水溶液称取氢氧化钠0.2g±0.001g，去离子水50ml±1ml于烧杯中，用搅拌器搅拌5min，成：0.1mol/L氢氧化钠水溶液；④调节混合溶液pH值将氢氧化钠水溶液加入加液漏斗中，并滴加，滴加速度0.4ml/min，调节混合溶液的pH值，使pH值保持在6～7，呈中性；⑤开启电热器，使三口烧瓶内混合溶液温度升至65℃±2℃，开启水循环冷凝管进行水循环冷凝，开启搅拌器，进行搅拌，搅拌转速为200r/min，时间330min；在加热、水浴、搅拌、水循环冷凝过程中，三口烧瓶内混合溶液，将发生化学反应，反应式如下：式中：NaNO₃：硝酸钠，H⁺：氢离子，AgNH(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₂OOC-C-O(OC₂H₅)₂Si(CH₂)₃NHAg：载银碳纳米管；⑥反应结束后，关闭电热器、磁力搅拌器、水循环冷凝管，使其随三口烧瓶自然冷却至25℃，成：悬浊液；⑦离心分离将悬浊液置于离心管中，在离心机上进行离心分离，分离转数3800r/min，时间为15min，产物沉淀、收集，离心液弃掉；⑧无水乙醇洗涤、抽滤将沉淀产物加入烧杯中，然后加入无水乙醇250ml，搅拌洗涤5min，成洗涤液；将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；无水乙醇洗涤、抽滤重复进行5次；⑨去离子水洗涤、抽滤将产物滤饼加入烧杯中，然后加入去离子水300ml，搅拌洗涤5min，成洗涤液；将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用微孔滤膜滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物滤饼，废液抽至瓶中；去离子水洗涤、抽滤重复进行5次；⑩真空干燥将抽滤后的产物滤饼置于石英产物盘中，然后置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间1440min；干燥后得终产物：载银碳纳米管抗菌剂；(5)检测、化验、分析、表征对制备的载银碳纳米管抗菌剂的形貌、色泽、成分、物理化学性能、抗菌性能进行检测、化验、分析、表征；用高分辨透射电镜对载银多壁碳纳米管抗菌剂的形貌结构进行观察；用最小抑菌浓度法对载银多壁碳纳米管抗菌剂的抗菌性能进行测试；用等离子体原子发射光谱仪对载银多壁碳纳米管抗菌剂进行银含量测定结论：载银碳纳米管抗菌剂为黑色、粉体、直径≤20nm，长度≤2000nm，抗菌性能≥96％；(6)产物储存对制备的载银碳纳米管抗菌剂产物储存于棕色玻璃容器中，密闭避光保存，要防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存在温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。