CN109380298A - 一种无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其由配方原料比例按重量百分比计:银盐0.001~0.1%,表面分散剂0.005~0.05%,抗变色因子0.035~15.7%、还原剂0.001~0.22%,水83.93~99.958%。本发明的无色透明纳米银复合抗菌剂溶液不仅具有强效杀菌、渗透性强、抗菌持久、无耐药性和安全性高等特点,而且具有非常强的防变色的性能,可用于浅色织物、洗护用品和日化用品。
Description
技术领域
本发明属于化工、生物抗菌剂领域,具体涉及一种无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液。
背景技术
人们的生活环境中无时无刻不接触到病毒、细菌、真菌等微生物,其中大量的致病菌可导致皮肤感染,严重影响人们的身体健康。研发高效的抗菌剂和开发具有抗菌抑菌功能的产品已成为人们关注的热点。抗菌剂的研发始于 20 世纪 80 年代初,是一种对某些细菌、真菌、霉菌等微生物具有高度敏感的化学活性物质,能在一定时间内抑制这些微生物的生长、繁殖和存活。
根据抗菌成分的不同,抗菌剂可分为无机抗菌剂和有机抗菌剂。无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性和、无毒副作用等优点,其缓释性及耐热性尤为突出;有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广、化学稳定性好等优点。但不同抗菌剂对微生物的抗菌性能有差异,例如,有机类抗菌剂对部分霉菌有较强的抗菌性能,而对其它的细菌的抗菌性能相对较弱;不同抗菌剂对同一种微生物的抗菌活性也有不同,因为抗菌剂对微生物的抗菌机理及微生物菌体在结构和组成上存在差异;同时抗菌剂本身也存在缺陷,如微生物对有机类抗菌剂易产生耐药性等,所以对抗菌剂的研究就显得十分重要。
目前,无机抗菌剂中研究和应用比较广泛的是金属抗菌剂。因为重金属能使蛋白质沉淀,破坏细菌的代谢,最终达到抗菌的效果。综合考虑安全性及抗菌效果,常用的是银、铜和锌三种。其中,银的抗菌效率最高,因此银系抗菌剂成为研究和应用重点。银系抗菌剂主要有纳米银抗菌剂和载银型无机抗菌剂两种。纳米银具有量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积,表面原子数多,其周围缺少相邻原子,有大量的不饱和键,形成具有高表面能的不稳定原子。这种结构能为各种反应提供更多的接触吸附位点和反应作用点,使得纳米银能更容易吸附到细菌病毒上,与细菌病毒中的各项成分发生化学反应,最终抑制或杀灭细菌。具有广谱抗菌、强效杀菌、渗透性强、修复再生、抗菌持久、无耐药性和安全性高等特点。载银型无机抗菌剂主要是通过离子交换和物理吸附等作用将银离子加载到无机载体材料中。银离子在从载体中被缓慢释放出来,借助库仑力吸附到细菌细胞壁上,穿透细胞壁取代细胞膜表面阳离子的位置以及进人细胞内部,与其它阴离子基团或者蛋白质相结合及核酸中的氨基、巯基等官能团反应,细菌的物质代谢及能量代谢受阻,不能正常的繁殖、生长及发育,最终抑制或杀灭细菌。当细菌被杀死后,银离子又会游离出来,再与其他菌体接触,重复上述抗菌活动。
目前,纳米银抗菌剂作为一种被深入研究与快速发展的新型材料,许多新的性能与应用将逐渐显示与开发出来。随着纳米科技的迅速发展,纳米银已经逐渐渗透到我们的日常生活中,如纺织品、洗涤和洗浴用品、容器餐具、婴儿用品、除臭剂、空调、冰箱以及水质净化等。
纳米银抗菌剂以其优异的抗菌性能,已被广泛用于众多领域,但纳米银抗菌剂中银的化学性质特别活泼,对光和热比较敏感,暴露空气中不稳定,易氧化,久置容易变色,特别对于浅色织物,会引起其严重变色,给产品带来致命的影响,极大地限制其应用。此外,由于纳米银颗粒表面等离子体作用对光有特征吸收,导致纳米银溶胶往往呈黄色。因此,研发性能稳定的无色透明防变色纳米银抗菌剂具有重要的经济和现实意义。研究者常通过加入抗氧化活性成分、紫外屏蔽剂,树状大分子物质等将银粒子有效包络等方法来达到防纳米银抗菌剂变色的目的,但很难获得无色纳米银溶液,而且纳米银抗菌作用因为这些物质的包络而降低。
聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone, PVP),是一种非离子型高分子化合物。PVP是制备纳米银常用的分散剂。PVP通过N和O原子与纳米银粒子配位可获得稳定的纳米银溶胶。但采用PVP修饰的纳米银无法获得无色纳米银溶液。分支型聚乙烯亚胺(Branched Polyethyleneimine,BPEI)是一种新型多聚阳离子化合物。末端含有大量的氨基,可与银离子形成配合物,也可吸附在纳米银颗粒的表面形成核壳结构。此外,分支型聚乙烯亚胺也具有一定的弱还原性,可以还原硝酸银。由于分支型聚乙烯亚胺分子特殊的结构所制备的纳米银溶液呈无色透明,具有较好的稳定性,同时,分支型聚乙烯亚胺本身具有一定的抗菌作用,从而使得产品具有非常优异的抗菌作用。
本发明根据应用目的不同,提供一种能够应用于浅色织物、洗护用品和日化用品中的一种无色透明防色变的纳米银复合抗菌剂溶液。
发明内容
本发明目的在于针对现有纳米银抗菌剂存在的稳定性差、纳米银溶液有颜色以及有机物包络导致抗菌性下降等问题,提供一种性能稳定的无色透明纳米银抗菌剂溶液该抗菌剂溶液不仅具有强效杀菌、渗透性强、抗菌持久、无耐药性和安全性高等特点,而且具有非常强的防变色的性能。
为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,配方原料比例按重量百分比计:银盐0.001~0.1%,表面分散剂0.005~0.05%,抗变色因子0.035~15.7%、还原剂0.001~0.020%,水83.93~99.958%。
本发明中,优选的方案为所述纳米银抗菌剂配方由按照重量百分比计的如下组分制成:银盐0.05%,表面分散剂 0.01%,抗变色因子1.76%,还原剂0.005%,水98.169%。
本发明中,优选的方案为所述的银盐为硝酸银。
本发明中,优选的方案为所述的表面分散剂为聚乙烯吡咯烷酮K30。
本发明中,优选的方案为所述的抗变色因子为支化聚乙烯亚胺,分子量25000。
本发明中,优选的方案为所述的还原剂为硼氢化钠。
本发明中,优选的方案为所述的水为去离子水或蒸馏水。
采用GB15979-2002附录C4溶出性抗(抑)菌产品抑菌性能实验方法,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌细菌作抗菌测试,结果表明在2分钟内抗菌率达99%以上。
以喷淋的方式将纳米银复合抗菌剂加载到纯棉白色织物上,自然晾干,织物两个月后织物的白度值仍在86左右。根据中华人民共和国纺织行业标准FZ/T 73023-2006 对抗菌织物进行耐洗性测试,水洗 10 次后,抗菌织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99 %左右,达到标准
FZ/T 73023-2006中A 级抗菌织物的抗菌级别。
与现有技术相比,本发明的优点在于:配方中抗变色因子是支化聚乙烯亚胺,不仅自身具有一定的抗菌作用,而且末端含有大量的氨基,可与银离子形成配合物,也可吸附在纳米银颗粒的表面形成核壳结构,使得制备的纳米银溶液呈无色透明和较强的抗色变能力。此外,选用本发明的独特配方,各成分间产生协同作用,使得制得的抗菌剂具有超轻的抗菌性和与织物纤维间较强的附着力以及在洗护用品、日化用品中较好的分散性。
具体实施方式:
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:将0.01克聚乙烯吡咯烷酮加入到98.169 毫升去离子水中,在45℃下利用磁力搅拌器加热搅拌溶解。待上述溶液冷却到室温时,将1.76克支化聚乙烯亚胺加入到上述溶液中,磁力搅拌溶解后,加入0.05克硝酸银加入到上述溶液中继续搅拌20分钟,加入0.005克硼氢化钠,反应120分钟,即得到纳米银粒径尺寸范围在3-10 nm的无色透明纳米银复合抗菌剂溶液。
实施例2:将0.002克聚乙烯吡咯烷酮加入到99.81毫升去离子水中,在45℃下利用磁力搅拌器加热搅拌溶解。待上述溶液冷却到室温时,将0.18克支化聚乙烯亚胺加入到上述溶液中,磁力搅拌溶解后,加入0.007克硝酸银加入到上述溶液中继续搅拌20分钟,加入0.001克硼氢化钠,反应120分钟,即得到纳米银粒径尺寸范围在3-10 nm的无色透明纳米银复合抗菌剂溶液。
实施例3:将0.028克聚乙烯吡咯烷酮加入到94.822毫升去离子水中,在45℃下利用磁力搅拌器加热搅拌溶解。待上述溶液冷却到室温时,将4.98克支化聚乙烯亚胺加入到上述溶液中,磁力搅拌溶解后,加入0.14克硝酸银加入到上述溶液中继续搅拌20分钟,加入0.002克硼氢化钠,反应120分钟,即得到纳米银粒径尺寸范围在3-10 nm的无色透明纳米银复合抗菌剂溶液。
实施例4:将0.017克聚乙烯吡咯烷酮加入到96.955毫升去离子水中,在45℃下利用磁力搅拌器加热搅拌溶解。待上述溶液冷却到室温时,将2.93克支化聚乙烯亚胺加入到上述溶液中,磁力搅拌溶解后,加入0.08g硝酸银加入到上述溶液中继续搅拌20分钟,加入0.009硼氢化钠,反应120分钟,即得到纳米银粒径尺寸范围在3-10 nm的无色透明纳米银复合抗菌剂溶液。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于配方原料比例按重量百分比计:银盐0.001~0.1%,表面分散剂0.005~0.05%,抗变色因子0.035~15.7%、还原剂0.001~0.02%,水83.93~99.958%。
2.根据权利要求1所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于配方原料比例按重量百分比计:银盐0.05%,表面分散剂 0.01%,抗变色因子1.76%,还原剂0.005%,水98.169%。
3.根据权利要求1或2所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于,所述的表面分散剂为聚乙烯吡咯烷酮K30。
4.根据权利要求1或2所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于,所述的抗变色因子为支化聚乙烯亚胺,分子量25000。
5.根据权利要求1或2所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于,所述的还原剂为硼氢化钠。
6.根据权利要求1或2所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于,所述的水为去离子水或蒸馏水。
7.根据权利要求1或2所述的无色透明防色变纳米银复合抗菌剂溶液,其特征在于,抗菌剂可用于浅色织物、洗护用品和日化用品。
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