CN110200012A - 一种水体抗菌材料的配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水体抗菌材料的配方及其制备方法，按配方比例称取铁电气石基材、吸附增强剂、复合分散剂加入混合溶剂中，在40～60℃环境下超声分散1～2h；将粘结剂加入得到的复合体系中，在40～60℃环境下继续超声0.5～1h；将符合配方比例的铜盐加入得到的复合体系中，充分混合后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于100～150℃下反应24～72h；反应完全后，取出、冷却,用去离子水或无水乙醇洗涤并在‑10～‑30℃下冻干6～12h即得。本发明的水体抗菌材料可用于空气加湿器、净水器、空调等。

Description

一种水体抗菌材料的配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水体杀菌技术领域，具体涉及一种水体抗菌材料的配方及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展及生活水平的提高，人们的环保意识不断增强，对生活空间环境质量的要求也越来越高。目前，用于提高室内空气品质的设备有加湿器、除湿机、空调、空气净化器、新风机等，用于提高室内饮用水品质的设备有净水器、净水壶等。其中加湿器及除湿机会根据环境空气的湿度调整空气的湿度，给人们提供更加舒适的湿度环境，空调可以调整环境空气的温度，净化器和新风机可以调节环境空气的组分；各种净水装置可以去除饮用水中的有害物质并调节水质口感，使人们的生活更加舒适。

虽然以上设备可以调节生活环境的品质，但由于环境电器大都与水体相关，微生物在湿度较高的环境极易大量滋生。比如加湿器在长期使用后会在设备内部滋生细菌，空调使用过程中会在凝水盘滋生细菌，净水器净水壶也会在过滤器中滋生细菌，这些滋生的细菌很容易通过水雾、空气、滤芯等辅助设备进入环境空气或人体内，通过吸入或饮入进入人体，对生活在此环境中的人体健康造成危害。

目前用于以上相关设备的杀菌技术主要有紫外辐照法及辅助抗菌剂法，紫外辐照杀菌需提供密闭环境，且适用性不好，且会随波长变化产生对环境有害的臭氧污染，抗菌剂主要采用纳米银技术，但纳米银在有光照的情况下易被氧化使其失活杀菌活性，同时纳米银价格昂贵，限制了大规模其推广应用。

本发明拟提供一种工艺简单的基于天然压电材料、纳米铜颗粒、氧化石墨烯三元协同的复合抗菌材料，并可通过将其负载在不同的载体材料上适应不同的实际应用环境。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中抗菌剂易失活、工艺复杂的缺陷，提供一种可用于空气加湿器、净水器、空调等水体抗菌材料的配方及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种水体抗菌材料，以重量百分比计算，含有60～80wt％的铁电气石为基材，0.1～1wt％的有机高分子材料为粘结剂，2～5wt％的氧化石墨烯为吸附增强剂，15～40wt％的纳米铜颗粒为抗菌剂，同时含有1～2wt％的复合分散剂。

所述铁电气石的原料尺寸为400～1200目。

所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种。

所述抗菌剂纳米铜颗粒为硫酸铜、硝酸铜中的一种铜盐溶液在抗菌材料体系中通过原位生成负载上去。

所述抗菌剂纳米铜颗粒为纳米氧化亚铜、纳米氧化铜、纳米铜的一种或多种混合组分。

所述复合分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种混合。

所述的水体抗菌材料其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：按配方比例称取铁电气石基材、吸附增强剂、复合分散剂加入混合溶剂中，在40～60℃环境下超声分散1～2h；

步骤(2)：将粘结剂加入步骤(1)得到的复合体系中，在40～60℃环境下继续超声0.5～1h；

步骤(3)：将符合配方比例的铜盐加入步骤(2)得到的复合体系中，充分混合后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于100～150℃下反应24～72h；

步骤(4)：步骤(3)反应完全后，取出、冷却,用去离子水或无水乙醇洗涤并在-10～-30℃下冻干6～12h即得。

所述的混合溶剂为无水乙醇或去离子水。

本发明提供一种可用于空气加湿器、净水器、空调等水体抗菌材料的配方及其制备方法，该材料可用于加湿器、除湿机水体材料的抗菌，防止设备长期使用细菌滋生进入空气，可用于空调凝水盘杀菌，防止空调凝水盘细菌滋生，可与活性炭等高分子化合物复配使用于净水器滤芯，有效杀灭饮用水中的细菌，并可活化水分子，提供富氢水，给人们带来良好健康的生活体验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中将传统的银离子杀菌改进为原位产生的纳米铜颗粒，原位生成技术可使抗菌颗粒均匀分布于复合材料，提高材料的抗菌效果，同时铜的价格大大低于银，使抗菌剂的使用成本大大降低，并可解决银离子由光照带来的杀菌失活缺陷；

(2)本发明采用铁电气石作为抗菌材料的主要成分，相对比传统的电气石选择，铁电气石价格更低，成本更优，由于铁电气石本身无多孔结构，无法充分吸附纳米铜抗菌颗粒，本发明将氧化石墨烯与铁电气石通过分散胶粘剂充分预复合，提高了材料的吸附能力和吸附强度，可在长期水流冲刷后仍保持高抗菌性能。

(3)本发明采用天然压电材料铁电气石、纳米铜颗粒、氧化石墨烯三元协同复合抗菌材料，抗菌效果互补，可针对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等多种细菌有效杀灭及抑制其滋生繁殖。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种水体抗菌材料的配方及其制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将75g规格为500目的铁电气石、3g氧化石墨烯、2g纤维素衍生物加入去离子水中，在60℃下超声分散1.5h得到复合溶液A；

步骤二：将1g羧甲基纤维素加入复合溶液A中，在60℃环境下继续超声1h，得到复合溶液B；

步骤三：将20g硫酸铜加入复合溶液B中，充分混合后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于120℃下反应30h；

步骤四：步骤三反应完全后，取出、冷却、去离子水或无水乙醇洗涤并在-10℃下冻干12h既得抗菌材料，编号为Y1。

抗菌测试方法及结果见后面测试方案。

实施例2

一种水体抗菌材料的配方及其制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将80g规格为1000目的铁电气石、4g氧化石墨烯、1.5g聚丙烯酰胺加入无水乙醇中，在40℃下超声分散1h得到复合溶液A；

步骤二：将0.3g聚乙烯醇加入复合溶液A中，在40℃环境下继续超声0.5h，得到复合溶液B；

步骤三：将17g硝酸铜加入复合溶液B中，充分混合后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于100℃下反应24h；

步骤四：步骤三反应完全后，取出、冷却、去离子水或无水乙醇洗涤并在-30℃下冻干6h既得抗菌材料，编号为Y2。

抗菌测试方法及结果见后面测试方案。

实施例测试：

抗菌测试参考GB 21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》附录B抗细菌性能试验方法2(吸收法)及效果评价，测试用菌、样品及结果如下表：

序号	样品编号	样品处理方式	菌种	结果
					1	Y1	无处理	金黄色葡萄球菌	94.2％
2	Y1	无处理	大肠埃希氏菌	93.1％
					3	Y1	10000L水冲洗	金黄色葡萄球菌	94.0％
4	Y1	10000L水冲洗	大肠埃希氏菌	92.7％
					5	Y2	无处理	金黄色葡萄球菌	>99.9％
6	Y2	无处理	大肠埃希氏菌	>99.9％
					7	Y2	10000L水冲洗	金黄色葡萄球菌	99.1％
8	Y2	10000L水冲洗	大肠埃希氏菌	98.9％

样品处理方式中，10000L水冲洗是指样品测试前，用累计10000L流动水对其进行冲洗，以检验其抗菌组分附着力牢固性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水体抗菌材料，其特征在于：以重量百分比计算，含有60～80wt％的铁电气石为基材，0.1～1wt％的有机高分子材料为粘结剂，2～5wt％的氧化石墨烯为吸附增强剂，15～40wt％的纳米铜颗粒为抗菌剂，同时含有1～2wt％的复合分散剂。

2.根据权利要求1所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述铁电气石的原料尺寸为400～1200目。

3.根据权利要求1所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述抗菌剂纳米铜颗粒为硫酸铜、硝酸铜中的一种铜盐溶液在抗菌材料体系中通过原位生成负载上去。

5.根据权利要求1所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述抗菌剂纳米铜颗粒为纳米氧化亚铜、纳米氧化铜、纳米铜的一种或多种混合组分。

6.根据权利要求1所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述复合分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种混合。

7.根据权利要求1-6所述的水体抗菌材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：按配方比例称取铁电气石基材、吸附增强剂、复合分散剂加入混合溶剂中，在40～60℃环境下超声分散1～2h；

步骤(2)：将粘结剂加入步骤(1)得到的复合体系中，在40～60℃环境下继续超声0.5～1h；

步骤(3)：将符合配方比例的铜盐加入步骤(2)得到的复合体系中，充分混合后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于100～150℃下反应24～72h；

步骤(4)：步骤(3)反应完全后，取出、冷却,用去离子水或无水乙醇洗涤并在-10～-30℃下冻干6～12h即得。

8.根据权利要求7所述的水体抗菌材料，其特征在于：所述的混合溶剂为无水乙醇或去离子水。