CN107417966A - 一种抗菌剂及其制备方法 - Google Patents

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徐志海
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    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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Abstract

本发明涉及一种抗菌剂及其制备方法，为Ag+‑TiO2复合型无机抗菌剂。TiO2在光照条件下能够在其表面自行生成活泼的带负电的电子和带正电的孔穴，形成电子一孔穴对，并与周围的氧和空气发生催化反应，产生羟基自由基和原子氧，这两种产物可以同细菌内的有机物发生氧化反应，生成CO2和H2O，从而达到在短时间内杀灭细菌的作用；带正电荷的Ag+能够与带负电的细菌细胞壁相互吸引，银离子再通过与细胞机体中酶蛋白的巯基发生反应，使细胞的蛋白质凝固，最终导致细菌死亡。

Description

一种抗菌剂及其制备方法
技术领域
本慯属于高分子材料中的抗菌剂领域，特别是指一种抗菌剂及其制备方法。
背景技术
通过添加适量的抗菌剂而制备的抗菌材料已经引起了广泛关注，这种功能材料自身具有抑制和杀灭有害微生物的功能，在其使用的过程中，能够有效地切断人类与致病菌的接触，减少疾病的传播。
银离子和钛离子在材料中用于抗菌剂比较常见，但是银离子和钛离子在抗菌剂方面，依然有不足之处，如何提升材料的抗菌性能，是抗菌剂领域所致力研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌剂及其制备方法，以提升材料的抗菌性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗菌剂，为Ag+-TiO2复合型无机抗菌剂。
一种上述抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的无水乙醇、去离子水和硝酸配制成溶液B；
2)称取一定量的钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C；
3)将所述溶液B滴入所述溶液C中，得到均匀透明的溶胶；
4)向所述溶胶中缓慢加入AgNO3溶液，继续搅拌4-6h后得到淡黄色不透明的凝胶；
5)将所述凝胶在60-80℃下真空干燥8-10h，得到的干凝胶在480-540℃煅烧2-4h；
6)将煅烧后得到的粉末研磨、过筛，得到抗菌剂。
步骤1)中的所述无水乙醇、所述去离子水和所述硝酸的质量比为(120-160)：(200-280)：(60-120)。
步骤2)中的所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸的质量比为(20-60)：(60-90)：(120-160)。
步骤3)中的所述溶液B与所述溶液C的质量比为(120-160)：(40-60)。
步骤5)中的煅烧是在马弗炉中煅烧。
本发明的有益效果是：
1)TiO2在光照条件下能够在其表面自行生成活泼的带负电的电子和带正电的孔穴，形成电子一孔穴对，并与周围的氧和空气发生催化反应，产生羟基自由基和原子氧，这两种产物可以同细菌内的有机物发生氧化反应，生成CO2和H2O，从而达到在短时间内杀灭细菌的作用。
2)带正电荷的Ag+能够与带负电的细菌细胞壁相互吸引，银离子再通过与细胞机体中酶蛋白的巯基发生反应，使细胞的蛋白质凝固，最终导致细菌死亡。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请的实施例中所用的原料如下：
硝酸，国药集团化学试剂有限公司；醋酸，国药集团化学试剂有限公司；钛酸丁酯，湖北鑫鸣泰化学有限公司；AgNO3溶液，广州鑫铂化工有限公司；PBT(型号2002U)，日本宝理；PP(型号Z30S),茂名石化；PE(型号5070)，盘锦乙烯；PA6(型号CM1017)，日本东丽；PS(型号350)，台湾国乔。
本申请各实施例中所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本申请提供一种抗菌剂，为Ag+-TiO2复合型无机抗菌剂。
一种上述抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的无水乙醇、去离子水和硝酸配制成溶液B；无水乙醇、去离子水和硝酸的质量比为(120-160)：(200-280)：(60-120)。
2)称取一定量的钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C；钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸的质量比为(20-60)：(60-90)：(120-160)。
3)将溶液B滴入溶液C中，得到均匀透明的溶胶；溶液B与溶液C的质量比为(120-160)：(40-60)。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液，继续搅拌4-6h后得到淡黄色不透明的凝胶；
5)将凝胶在60-80℃下真空干燥8-10h，得到的干凝胶在马弗炉中480-540℃煅烧2-4h；
6)将煅烧后得到的粉末研磨、过200目筛，得到抗菌剂。
实施例1
1)称取120g无水乙醇、200g去离子水和60g硝酸配制成溶液B。
2)称取20g钛酸丁酯、60g无水乙醇、120g醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C。
3)将120g溶液B滴入40g溶液C中，得到均匀透明的溶胶。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液。继续搅拌4h后得到淡黄色不透明的凝胶。
5)将凝胶在60℃下真空干燥8h，得到的干凝胶再放入马弗炉中480℃煅烧2h。
6)将煅烧后得到的粉末Ag+-TiO2，研磨、过200目筛，得到抗菌剂P1。
应用例1
取8份P1加入到92份聚丙烯(PP)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料X1。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为220℃，第三温度区的温度为230℃，第四温度区的温度为240℃，第五温度区的温度为240℃，第六温度区的温度为240℃，双螺杆挤出机的机头温度为230℃，螺杆转速为220r/min。
对比例1
取92份聚丙烯(PP)，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料D1。
上述应用例1及对比例1制备的PP复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
由上表可以看出，X1比D1的抗菌性好，这说明加入本申请的抗菌剂后，PP复合材料的抗菌性能更好。
实施例2
1)称取160g无水乙醇、280g去离子水和120g硝酸配制成溶液B。
2)称取60g钛酸丁酯、90g无水乙醇、160g醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C。
3)将160g溶液B滴入60g溶液C中，得到均匀透明的溶胶。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液。继续搅拌6h后得到淡黄色不透明的凝胶。
5)将凝胶在80℃下真空干燥10h，得到的干凝胶再放入马弗炉中540℃煅烧4h。
6)将煅烧后得到的粉末Ag+-TiO2，研磨、过200目筛，得到抗菌剂P2。
应用例2
取8份P2加入到92份聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料X2。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为200℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。
对比例2
取92份PBT，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料D2。
上述应用例2及对比例2制备的PBT复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
由上表可以看出，X2比D2的抗菌性好，这说明加入本申请的抗菌剂后，PBT复合材料的抗菌性能更好。
实施例3
1)称取140g无水乙醇、240g去离子水和90g硝酸配制成溶液B。
2)称取40g钛酸丁酯、75g无水乙醇、140g醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C。
3)将140g溶液B滴入50g溶液C中，得到均匀透明的溶胶。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液。继续搅拌5h后得到淡黄色不透明的凝胶。
5)将凝胶在70℃下真空干燥9h，得到的干凝胶再放入马弗炉中510℃煅烧3h。
6)将煅烧后得到的粉末Ag+-TiO2，研磨、过200目筛，得到抗菌剂P3。
应用例3
取8份P3加入到92份聚乙烯(PE)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料X3。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为120℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。
对比例3
取92份PE，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料D3。
上述应用例3及对比例3制备的PE复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
由上表可以看出，X3比D3的抗菌性好，这说明加入本申请的抗菌剂后，PE复合材料的抗菌性能更好。
实施例4
1)称取135g无水乙醇、250g去离子水和100g硝酸配制成溶液B。
2)称取50g钛酸丁酯、80g无水乙醇、150g醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C。
3)将150g溶液B滴入55g溶液C中，得到均匀透明的溶胶。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液。继续搅拌4h后得到淡黄色不透明的凝胶。
5)将凝胶在65℃下真空干燥9h，得到的干凝胶再放入马弗炉中490℃煅烧2h。
6)将煅烧后得到的粉末Ag+-TiO2，研磨、过200目筛，得到抗菌剂P4。
应用例4
取8份P4加入到92份聚酰胺6(PA6)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料X4。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为230℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为250℃，螺杆转速为320r/min。
对比例4
取92份PA6，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料D4。
上述应用例4及对比例4制备的PA6复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
由上表可以看出，X4比D4的抗菌性好，这说明加入本申请的抗菌剂后，PA6复合材料的抗菌性能更好。
实施例5
1)称取155g无水乙醇、260g去离子水和80g硝酸配制成溶液B。
2)称取45g钛酸丁酯、79g无水乙醇、145g醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C。
3)将145g溶液B滴入55g溶液C中，得到均匀透明的溶胶。
4)向溶胶中缓慢加入AgNO3溶液。继续搅拌6h后得到淡黄色不透明的凝胶。
5)将凝胶在80℃下真空干燥8h，得到的干凝胶再放入马弗炉中490℃煅烧2h。
6)将煅烧后得到的粉末Ag+-TiO2，研磨、过200目筛，得到抗菌剂P5。
应用例5
取8份P5加入到92份苯乙烯(PS)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料X5。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为160℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。
对比例5
取92份PS，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料D5。
上述应用例5及对比例5制备的PS复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
由上表可以看出，X5比D5的抗菌性好，这说明加入本申请的抗菌剂后，PS复合材料的抗菌性能更好。
本申请描述了一种新型抗菌剂的制备方法，且用它制得的聚烯烃材料在抗菌性能方面也有一定程度的提高，扩展了抗菌剂的种类与应用领域，具有非常重要的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (6)

1.一种抗菌剂，其特征在于，为Ag+-TiO2复合型无机抗菌剂。
2.一种权利要求1所述抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取一定量的无水乙醇、去离子水和硝酸配制成溶液B；
2)称取一定量的钛酸丁酯、无水乙醇、醋酸，将钛酸丁酯在快速搅拌情况下缓慢滴入无水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液C；
3)将所述溶液B滴入所述溶液C中，得到均匀透明的溶胶；
4)向所述溶胶中缓慢加入AgNO3溶液，继续搅拌4-6h后得到淡黄色不透明的凝胶；
5)将所述凝胶在60-80℃下真空干燥8-10h，得到的干凝胶在480-540℃煅烧2-4h；
6)将煅烧后得到的粉末研磨、过筛，得到抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的所述无水乙醇、所述去离子水和所述硝酸的质量比为(120-160)：(200-280)：(60-120)。
4.根据权利要求2所述的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中的所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸的质量比为(20-60)：(60-90)：(120-160)。
5.根据权利要求2所述的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中的所述溶液B与所述溶液C的质量比为(120-160)：(40-60)。
6.根据权利要求2所述的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤5)中的煅烧是在马弗炉中煅烧。
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