CN109349272A - 一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法 - Google Patents

一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种壳聚糖‑银海泡石抗菌粉的制备方法。本发明首先将壳聚糖醋酸溶液与硝酸银溶液混合，形成壳聚糖‑银抗菌剂，随后将壳聚糖‑银抗菌剂与海泡石粉混合，得到海泡石负载壳聚糖‑银抗菌粉。本发明将天然抗菌剂壳聚糖与硝酸银结合，两者发挥协同作用，明显增强海泡石抗菌剂的抗菌性能；引进壳聚糖，利用壳聚糖的粘度以及分散性能，增强了银在海泡石分散程度，降低银的团聚问题；所得壳聚糖‑银纳米级抗菌剂，壳聚糖使用量低，并且取代部分硝酸银，增强抗菌性能的同时，也降低硝酸银的使用量，降低了生产成本；使用低纯度海泡石，无需对海泡石进行提纯处理，低纯度海泡石能充分负载壳聚糖‑银抗菌剂，便能够达到优良的抗菌效果。

Description

一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，特别涉及一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法。
背景技术
海泡石是一种纤维状的含水镁硅酸盐，它具有比表面积高(理论比表面积可达900m2/g)、孔隙率大、热稳定性好、吸附性良好(公认的吸附能力最强的粘土矿物)且价格低等特点，其中主要用于涂料、造纸、油漆、陶瓷、耐火材料、工业塑料、石墨、化妆品、食品药品、防霉抑菌等重要领域。由于人类生活环境中广泛存在微生物，其繁殖能力强，如不加以控制，将严重影响人类生活健康，如果利用海泡石的用途广泛及具有多重优势性能等特点，将具有抗菌防霉能力的物质与海泡石结合，形成具有杀灭或抑制微生物生长繁殖功能的一类新型功能材料，这将提高海泡石的竞争能力，同时进一步扩大海泡石的使用范围。
当前，在海泡石抗菌剂制备合成过程中，主要利用无机抗菌剂与海泡石混合形成，其中主要指利用银、铜、锌等金属离子的抗菌性能，通过离子交换和吸附的方法将金属离子负载在海泡石上制备得到抗菌剂，除此以外，还包括受光激发而具备抗菌能力的金属氧化物与海泡石合成与制备。现阶段研究比较成熟的是海泡石载银系列抗菌粉的制备，主要是利用纳米银的高效抗菌性，采用离子交换和多层包覆等技术，在液相环境中，加入还原剂，形成纳米银，然后与海泡石中钠离子交换或者吸附于海泡石表面，形成海泡石纳米银抗菌剂，研究表明众多载纳米银海泡石抗菌粉对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抗菌性能均达到99％以上。其中技术成熟的离子交换法是指在液相环境中，加入还原剂，通过动力搅拌利用其它金属取代海泡石中的钠离子，从而将具有抗菌性能的金属离子成功负载在海泡石上，该方法的优点是在液相环境中，能最大化的将金属离子与海泡石中的钠离子进行交换，达到平衡，操作简单，仅需动力搅拌即可。多层包覆技术，其一是指在离子交换吸附的基础之上，防止已经与海泡石中钠离子交换的金属离子脱落，从而使纳米银最大化地负载于海泡石上；其二是指为了防止吸附在海泡石表面的金属离子由于外界环境变化从海泡石表面脱落，加入特定粘合剂，例如聚乙烯醇、戊二醛等，在海泡石表面形成一层保护膜，增加海泡石表面负载量，从而增加海泡石抗菌剂的抗菌性能和稳定性。实验证明，离子交换技术和多层包覆技术不仅用于单金属，同时对双金属都适用，例如银-铜海泡石抗菌粉等。
液相离子交换法和多层包覆技术尽管已经较为成熟，但仍然存在一些不足：液相离子交换法由于反应是在溶液中进行，银等金属溶液形成金属溶胶，胶体中金属颗粒有团聚的倾向，从而影响纳米银粉的大量生产；银系抗菌材料，对光比较敏感，在光照下易发生变色现象，严重影响抗菌剂的外观性能；此外还存在工艺流程复杂，成本高昂等问题，同时还可能导致银超标排放、银污染等问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液和以蒸馏水配制硝酸银溶液；
(2)将硝酸银溶液与壳聚糖溶液混合，控制pH为3～6，65～90℃反应2～12小时，得到红棕色壳聚糖-银复合型抗菌剂溶液；
(3)将步骤(2)所得红棕色壳聚糖-银复合型抗菌剂溶液与海泡石粉混合，45～85℃浸渍12～24h，然后过滤、干燥并进行焙烧，得到海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉。
进一步地，步骤(1)中，壳聚糖溶液的浓度为5～20g/L，优选5～8g/L；硝酸银溶液的浓度为0.005～0.01mol/L，优选0.006～0.009mol/L。
进一步地，步骤(1)中，溶剂醋酸溶液的质量分数为0.5～5％，优选为1％。
进一步地，步骤(2)中，硝酸银溶液与壳聚糖溶液的混合方式优选将硝酸银溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，硝酸银溶液与壳聚糖溶液的体积比为0.9～1.1：1～1.2，更优选为1：1～1.2。
进一步地，步骤(2)中，pH更优选为4～5，反应温度更优选75～85℃，反应时间更优选6～8小时。
进一步地，步骤(3)中，海泡石粉通过研磨得到，其纯度为10～50％(质量百分数)。
进一步地，步骤(3)中，浸渍温度优选为45～85℃，浸渍时间优选为12～24h。
进一步地，步骤(3)中，焙烧温度为200～300℃，优选200℃。。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明将天然抗菌剂壳聚糖与硝酸银结合，两者发挥协同作用，明显增强抗菌剂的抗菌性能。
(2)本发明引进壳聚糖，利用壳聚糖的粘度以及分散性能，增强了银在海泡石分散程度，降低银的团聚问题。
(3)本发明所得壳聚糖-银纳米级抗菌剂，壳聚糖使用量低，并且取代部分硝酸银，降低了贵金属银的使用量，降低了成本，同时壳聚糖的使用，不仅有助于提高抗菌剂抗菌性能，同时增强了银在海泡石上的分散程度，再次降低了成本，因此本发明在增强抗菌性能的同时，还显著降低了生产成本。
(4)本发明使用低纯度海泡石，无需对海泡石进行提纯处理，低纯度海泡石能充分负载壳聚糖-银抗菌剂，便能够达到优良的抗菌效果。
附图说明
图1为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对金黄色葡萄球菌抗菌效果图。
图2为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对大肠杆菌抗菌效果图。
图3为实施例1所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对黄曲霉菌抗菌效果图。
图4为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对金黄色葡萄球菌抗菌效果图。
图5为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对大肠杆菌抗菌效果图。
图6为实施例2所得海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉对黄曲霉菌抗菌效果图。
图7为本发明抗菌粉的制备及检测流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
实施例1
一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法
(1)海泡石预处理：纯度为30％的海泡石研磨充分，过200目分离筛网；
(2)0.5g壳聚糖溶于100ml、质量分数为1％的醋酸溶液中，配制成暗黄色5g/L的壳聚糖溶液，同时配置100ml、0.008mol/L的无色硝酸银溶液；
(3)量取10ml、0.008mol/L硝酸银溶液，酌滴加入到10ml、5g/L的壳聚糖醋酸溶液中，pH＝4.0，85℃油浴锅中磁力搅拌反应5h，反应终点壳聚糖-银复合型抗菌剂呈现出红棕色；
(4)将步骤(3)中形成的壳聚糖-银抗菌剂酌滴加入到步骤(1)所得30％海泡石粉中，85℃油浴锅中磁力搅拌浸渍21h；
(5)将步骤(4)中的混合材料过滤，60℃干燥24h，研磨，过200目筛，随后置于200℃马弗炉中焙烧5h，即得到海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉。
进行大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黄曲霉菌的抗菌实验，利用抑菌环法和最小抑菌浓度法判断得出，壳聚糖-银海泡石抗菌粉对大肠杆菌抑菌环直径31.24mm，如图1所示；金黄色葡萄球菌抑菌环直径54.48mm，如图2所示；黄曲霉菌抑菌环直径为45.62mm，如图3所示；对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黄曲霉菌的最小抑菌浓度分别为3.5g/L、1g/L、1.5g/L。
实施例2
一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法
(1)海泡石预处理：纯度为30％的海泡石研磨充分，过200目分离筛网；
(2)1g壳聚糖溶于100ml、质量分数为1％的醋酸溶液中，配制成暗黄色10g/L的壳聚糖溶液，同时配置100ml、0.008mol/L的无色硝酸银溶液；
(3)量取10ml、0.008mol/L硝酸银溶液，酌滴加入到10ml、10g/L的壳聚糖醋酸溶液中，pH＝4.0，85℃油浴锅中磁力搅拌反应5h，反应终点壳聚糖-银复合型抗菌剂呈现出红棕色液体；
(4)将步骤(3)中形成的壳聚糖-银抗菌剂酌滴加入到步骤(1)中的30％海泡石粉中，85℃油浴锅中磁力搅拌浸渍21h；
(5)将步骤(4)中的混合材料过滤，60℃干燥24h，研磨，过200目筛，随后置于200℃马弗炉中焙烧5h，即得到海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉。
进行大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黄曲霉菌的抗菌实验，利用抑菌环法和最小抑菌浓度法判断得出，壳聚糖-银海泡石抗菌粉对大肠杆菌抑菌环直径32.52mm，如图4所示；金黄色葡萄球菌抑菌环直径54.66mm，如图5所示；黄曲霉菌抑菌环直径为46.22mm，如图5所示；对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黄曲霉菌的最小抑菌浓度分别为3.2g/L、1g/L、1.4g/L。

Claims (8)

1.一种海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)分别以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液和以蒸馏水配制硝酸银溶液；
(2)将硝酸银溶液与壳聚糖溶液混合，控制pH为3～6，65～90℃反应2～12小时，得到红棕色壳聚糖-银复合型抗菌剂溶液；
(3)将步骤(2)所得红棕色壳聚糖-银复合型抗菌剂溶液与海泡石粉混合，45～85℃浸渍12～24h，然后过滤、干燥并进行焙烧，得到海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉。
2.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，壳聚糖溶液的浓度为5～20g/L；硝酸银溶液的浓度为0.005～0.01mol/L。
3.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶剂醋酸溶液的质量分数为0.5～5％。
4.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硝酸银溶液与壳聚糖溶液的混合方式为将硝酸银溶液逐滴加入壳聚糖溶液中，硝酸银溶液与壳聚糖溶液的体积比为0.9～1.1：1～1.2。
5.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，pH为4～5，反应温度为75～85℃。
6.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，海泡石粉通过研磨得到，其纯度为10～50％。
7.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，浸渍温度为45～85℃，浸渍时间为12～24h。
8.根据权利要求1所述的海泡石负载壳聚糖-银抗菌粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，焙烧温度为200～300℃。
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