CN101258856A - 一种微波加热制备载体吸附铜、锌离子的抗菌剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以硅溶胶为载体同时吸附铜、锌离子的抗菌剂粉体制备方法。采用微波加热的方法制备载体吸附铜、锌离子双组分的抗菌剂，进而制得抗菌卫生陶瓷样品。微波加热条件下能促进硅溶胶吸附铜、锌离子，较大地缩短了抗菌剂粉体制备周期。且利用铜、锌两种离子之间的协同促进作用可得到抗菌效果较好的抗菌剂。由于该抗菌剂不含银，为取代载银抗菌剂开辟了新的途径。将制得的抗菌剂用量以干釉总重量2～4wt％加入到卫生瓷釉中，经1260℃左右的温度烧成得到抗菌陶瓷样品。经抗菌性能测试，符合中国建材行业抗菌陶瓷的标准。

Description

一种微波加热制备载体吸附铜、锌离子的抗菌剂的方法

技术领域：

本发明涉及以硅溶胶为载体吸附铜、锌离子的无机抗菌剂粉体制备技术及引入卫生瓷釉中的方法。

背景技术：

生存环境和微生物环境的恶化给地球和人类健康带来的危险使人们加强了对抗菌剂的研究，消灭有害细菌的生长和繁殖，受到人们更多的关注。由于银的杀菌能力较好，目前含银离子的抗菌剂使用较多，但是由于银化学性质活泼，易变色，变色后降低了抗菌性，另外，大量使用银不仅成本大大提高，而且载银无机抗菌剂也会引起环境问题，超过一定用量就会发生中毒。因此利用铜、锌离子代替银离子成为今后研究的重要课题之一。

本发明所制备的抗菌剂是以硅溶胶为载体，同时吸附铜、锌两种离子，由于这两种离子之间存在着协同促进作用，因此抗菌效果比单一的吸附一种离子效果要好，其最大优点是利用微波加热制备以硅溶胶为载体吸附铜、锌离子的抗菌剂，由于工艺简单，耗时少，使其部分取代载银抗菌剂成为可能。对制成的抗菌剂及抗菌陶瓷进行抗菌效果测试，对大肠杆菌和真菌的抗菌率测试均在90％以上，符合中国建材抗菌陶瓷的行业标准。

发明内容：

本发明的目的在于解决以下两个问题：

1通过微波加热制备粒径小而均匀的硅溶胶为载体吸附铜、锌离子抗菌剂。

2把该类抗菌剂加入到卫生瓷釉中后使卫生瓷具有良好的抗菌性能。且不改变陶瓷釉原本的颜色。

其制备方法如下：

(1)微波加热法制备载体型铜、锌离子双组分的抗菌剂：

1).称取0.03mol的硅溶胶，后滴加硝酸直到溶胶显酸性pH＝4左右，后将摩尔比为2∶1、浓度为0.1mol/L硝酸铜溶液和硝酸锌溶液同时缓慢滴加到硅溶胶中，置于功率为500～900W的微波炉中，加热20～100s后取出，放置于室温条件下，待其冷却至室温。

2).将上述样品至于干燥箱中100℃下干燥，研磨后得到抗菌先驱粉体。

3).将上述粉体用去离子水洗涤、过滤数次，以保证除去粉体中的Cu²⁺、Zn²⁺和NO₃ ^-，并采用NaOH溶液检验洗涤液中无Cu²⁺、Zn²⁺残留。最终制得所需抗菌剂。

附图1为抗菌剂在不同焙烧温度下的抗菌圈测试。从图中可以看出随着温度的变化，抑菌圈的宽度变化不大，为0.2mm左右。说明该抗菌剂高温稳定性较好，适用于需高温焙烧的陶瓷产品。

(2)抗菌陶瓷样品的制备：

将抗菌剂以干釉总重量的2～4wt％加入到卫生瓷釉中，搅拌1～2h左右，抗菌剂在釉浆中分散完全。将抗菌釉浆施于陶坯表面，干燥后采用采用氧化气氛烧成，最高烧成温度为1260℃，最后制得抗菌陶瓷样品。

将抗菌陶瓷分别放置于酸性、中性和碱性溶液中进行培养浸渍实验，分别浸渍1hour、1day和1week，再进行抗菌实验，结果如表1所示。

表1抗菌陶瓷耐久性抗菌实验结果

由表1可见，用一定浓度的酸和次氯酸钠及水浸渍抗菌陶瓷样品后，抗菌率下降，在抗菌剂浸渍1week后抗菌率仍在95％以上，仍然保持较高的抗菌性，说明抗菌陶瓷耐酸、碱性较强。

本发明的特点是：首次将微波加热的方法引入到硅溶胶为载体吸附铜、锌离子制备抗菌剂粉体中来，试验说明，与水浴加热需要2～10h相比，采用微波加热的方法在500～900W的功率下仅用20～100s就可以制成抗菌性能好，纯度高的抗菌剂粉体，大大节省了时间；本发明与现有技术的主要差别在于在制备抗菌剂粉体时，得到的抗菌剂颗粒小且均匀，工艺简化，设备简单，大大缩短了时间。硅溶胶为载体吸附铜、锌离子抗菌剂使其取代载银抗菌剂成为可能。

表2微波加热与水浴加热制备抗菌剂

从表2中可以看出，微波加热的时间远小于水浴加热的时间，使用微波炉制备溶胶方便快捷；微波法制的溶胶时间较水浴加热法大大缩短，且微波法制的粒径小，抗菌效果也优于水浴加热法。

附图说明：

图1不同焙烧温度抗菌剂的抑菌圈

图2微波法与磁力加热搅拌法制备的抗菌剂的抑菌圈

具体实施方式：

实施例1

将硝酸铜和硝酸锌配成浓度为0.1mol/L的溶液，且按摩尔比为n_CuNO3∶n_ZnNO3＝2∶1的配比同时缓慢滴加到硅溶胶中，后置于功率为500～900W的微波炉中，加热20～100s后取出，室温放置待其凝胶，干燥、研磨、洗涤、过滤、烘干即得载铜、锌双组分的抗菌剂。

实施例2

将微波法制得的抗菌剂按干釉总重量2～4wt％加入到卫生瓷釉中，搅拌一小时后，再将抗菌釉浆施于陶坯表面，干燥后采用氧化气氛烧成，最高烧成温度为1260℃，最后制得抗菌陶瓷样品。

Claims (2)

1.一种微波加热制备载体吸附铜、锌离子的抗菌剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)取一定量的硅溶胶置于容器中，先滴入浓度为1mol/L的硝酸使溶胶调制酸性pH＝4左右，然后同时滴加摩尔比为2∶1、浓度为0.1mol/L的硝酸铜与硝酸锌溶液，不断搅拌10min后，置于微波炉中微波加热20～100s，使其在微波条件下完成硅溶胶吸附吸附铜、锌离子的物理化学反应；

(2)室温放置一定时间，待其凝胶后放入100℃的干燥箱中干燥后得到抗菌先驱粉体；

(3)将抗菌先驱粉体用去离子水洗涤、过滤数次，以保证除去剩下的Cu²⁺、Zn²⁺和NO₃ ^-，并采用NaOH溶液检验反应清液及洗涤液中无游离Cu²⁺、Zn²⁺残留；

(4)将洗涤后的粉体至于100℃的烘箱内烘干，即得所需得抗菌剂。

2.一种用权利要求1所述的方法制备硅溶胶为载体同时吸附铜、锌离子的抗菌剂，并用此抗菌剂制备抗菌陶瓷，其特征在于将该抗菌剂按干釉总重量2～4wt％用量加入到卫生瓷釉中，搅拌1～2h后，使抗菌剂在釉中分散完全，再将抗菌釉浆施于陶坯表面，干燥后采用氧化气氛烧成，最高烧成温度1260℃，最后制得抗菌陶瓷成品，抗菌测试符合中国建材抗菌陶瓷的行业标准。

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