CN111517699A - 一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料及其制备方法，所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；钢纤维12～40份；高性能外加剂3～5份；水胶比0.16～0.2。本发明技术方案制备的抗菌消毒无机复合纤维材料具有抗菌效果好、抗菌时间长、力学性能好、耐久性能好、成本低等特点，适合抗菌消毒无机复合纤维材料的发展与应用。
Description
技术领域
本发明涉及抗菌消毒混凝土技术领域，更具体地，涉及一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料及其制备方法。
背景技术
我们生存的空间或多或少地存在着有害细菌，而公共卫生环境由于其功能的特殊性，更是有害菌群的聚集地。虽然公共卫生环境中物体表面微生物污染程度在公共卫生环境中感染的作用一直缺乏强有力的医学证据，但是在很多公共卫生环境中感染暴发的公共卫生环境中物体表面检出与感染具有同源性的病原体已成为不争的事实。因此近年来公共卫生环境中物体表面清洁与消毒在公共卫生环境中感染预防与控制中的地位与作用越来越被重视。传统化学消毒剂用于公共卫生环境中物体表面消毒，虽然能在短时间内取得较好的消毒效果，但是缺乏持续性抗菌作用，并且一些常用消毒剂对人体会产生危害，有些甚至还易燃易爆，因此开发新型安全型长效抗菌产品用于公共卫生环境的地面、墙面消毒显得十分必要。
针对以上现状，可以开发一种力学性能好、抗菌性能好、耐久性能好、抗菌消毒无机复合纤维材料，实现混凝土抗菌目的，促进自杀菌无机高性能复合纤维材料在公共卫生环境建筑工程的应用，降低细菌在地面、墙壁等处的附着，降低人因接触附着在地面、墙壁上的细菌而感染的风险，具有广阔的发展前景。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于解决公共卫生环境中地面、墙壁等处缺乏持续性抗菌等问题，提供一种力学性能好、耐久性能好、抗菌性能好、抗菌时间长的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料及其制备方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；
平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；
钢纤维12～40份；
高性能外加剂3～5份；
水胶比0.16～0.2。
本发明添加上述配比的由载体和抗菌剂组成的负载型抗菌剂，可以使抗菌剂分散更均匀，降低抗菌剂团聚现象。载体与抗菌剂的质量比为1:0.5～1.2，载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙，多孔纳米碳酸钙具有减水作用，提高抗菌消毒无机复合纤维材料的流动性，同时纳米碳酸钙的多孔结构，增加了与抗菌剂接触的比表面积，使抗菌剂均匀的吸附在多孔纳米碳酸钙载体上，并且多孔纳米碳酸钙密度与抗菌消毒无机复合纤维材料相差不大，使抗菌剂分散更均匀，提高抗菌性能；抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合。抗菌剂中的金属离子干扰细菌细胞代谢过程或干扰各种酶的作用，使其失去应有的生物功能，最后导致细胞的死亡，从而起到杀菌的作用。负载型抗菌剂可以使抗菌剂分散更均匀，降低抗菌剂团聚现象。
所述掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。在本发明中掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0～100％、矿粉0～80％、粉煤灰0～50％、陶瓷抛光粉0～50％、钢渣粉0～60％。
所述细骨料为河砂、石英砂或机制砂中的一种或多种组合，在本发明中起骨架支撑作用。
优选地，所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70～90份；
平均粒径5～30μm的掺合料60～70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95～115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35～0.65份；
钢纤维19～33份；
高性能外加剂3.5～4.5份；
水胶比0.17～0.19。
更优选地，所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
长径比60～100、抗拉强度不低于1000MPa的钢纤维26份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
上述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：
S1按配合比计算各原料用量，将细骨料、钢纤维、负载型抗菌剂投入搅拌机搅拌1～2分钟，再加40％的水预湿搅拌1～2分钟；
S2将全部水泥、掺合料加入到步骤S1所得预湿骨料中，搅拌1～2分钟，然后加入全部外加剂和剩余60％的水，充分搅拌2～3分钟，得抗公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物；S3将步骤S2制得的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物浇筑后，采用热养护或常温养护即可得到所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料。
步骤S3中，热养护为浇筑后室温养护24小时，再升温加热至80～90℃恒温养护24～48小时；常温养护为浇筑后表面覆盖并洒水保湿养护7～14天。
本发明与现有技术相比较有如下有益效果：本发明制备的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料力学性能好、抗菌消毒性能好、抗菌消毒持续时间长，抗压强度不低于130Mpa、抗折强度不低于16Mpa、抗菌率大于85％，适合抗菌消毒无机复合纤维材料的发展与应用。
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。
实施例1
一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60份；
平均粒径5～30μm的掺合料50份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2份；
钢纤维12份；
高性能外加剂3份；
水胶比0.16。
其中，所述负载型抗菌剂由载体和抗菌剂按质量比为1:0.5～1.2组成，载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙，抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合。所述掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0～100％、矿粉0～80％、粉煤灰0～50％、陶瓷抛光粉0～50％、钢渣粉0～60％。所述细骨料为河砂、石英砂或机制砂中的一种或多种组合。
上述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：
S1按配合比计算各原料用量，将细骨料、钢纤维、负载型抗菌剂投入搅拌机搅拌1～2分钟，再加40％的水预湿搅拌1～2分钟；
S2将全部水泥、掺合料加入到步骤S1所得预湿骨料中，搅拌1～2分钟，然后加入全部外加剂和剩余60％的水，充分搅拌2～3分钟，得抗公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物；S3将步骤S2制得的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物浇筑后，采用热养护或常温养护即可得到所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料。
步骤S3中，热养护为浇筑后室温养护24小时，再升温加热至80～90℃恒温养护24～48小时；常温养护为浇筑后表面覆盖并洒水保湿养护7～14天。
实施例2
除公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥100份；
平均粒径5～30μm的掺合料80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.8份；
钢纤维40份；
高性能外加剂5份；
水胶比0.2。
实施例3
除公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70份；
平均粒径5～30μm的掺合料60份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35份；
钢纤维19份；
高性能外加剂3.5份；
水胶比0.17。
实施例4
除公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥90份；
平均粒径5～30μm的掺合料70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.65份；
钢纤维33份；
高性能外加剂4.5份；
水胶比0.19。
实施例5
除公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
长径比60～100、抗拉强度不低于1000MPa的钢纤维26份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
对比例1
除了负载型抗菌剂0份外，其他条件同实施例1。
对比例2
除了负载型抗菌剂1.5份外，其他条件同实施例1。
对比例3
除了钢纤维3份外，其他条件同实施例1。
对比例4
除了钢纤维50份外，其他条件同实施例1。
对比例5
除了抗菌剂没有采用载体外，其他条件同实施例1。
对比例6
除了才有硅藻土作为抗菌剂载体外，其他条件同实施例1。
用实施例1～5、对比例1～6所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料制备标准试件，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》对试件进行抗压抗折强度测试、按照SN/T3122-2012《无机抗菌材料抗菌性能试验方法》对试件进行抗菌性能测试，实验数据见下表：
从上表来看，对比例1负载型抗菌剂0份，与实施例1对比，尽管抗压强度和抗折强度基本没变化，抗菌率下降较多；对比例2负载型抗菌剂1.5份，与实施例1对比，抗菌率、抗压强度和抗折强度略有下降；对比例3钢纤维3份，与实施例1对比，抗菌率下降较少，但抗压强度和抗折强度下降较多；对比例4钢纤维50份，与实施例1对比，抗菌率、抗压强度和抗折强度均略有下降；对比例5抗菌剂没有采用载体，与实施例1对比，不仅抗菌率下降较多，而且抗压强度和抗折强度均有所下降；对比例6采用硅藻土作为抗菌剂载体，与实施例1对比，抗压强度、抗折强度和抗菌率均下降较多，多孔纳米碳酸钙具有减水作用，提高抗菌消毒无机高性能复合纤维材料的流动性，同时纳米碳酸钙的多孔结构，增加了与抗菌剂接触的比表面积，使抗菌剂均匀的吸附在多孔纳米碳酸钙载体上，并且多孔纳米碳酸钙密度与抗菌消毒无机高性能复合纤维材料相差不大，使抗菌剂分散更均匀，提高抗菌性能。通过大量试验，在本发明所选取的负载型抗菌剂、抗菌剂载体、钢纤维为最优。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；
平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；
钢纤维12～40份；
高性能外加剂3～5份；
水胶比0.16～0.2。
2.根据权利要求1所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70～90份；
平均粒径5～30μm的掺合料60～70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95～115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35～0.65份；
钢纤维19～33份；
高性能外加剂3.5～4.5份；
水胶比0.17～0.19。
3.根据权利要求2所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
长径比60～100、抗拉强度不低于1000MPa的钢纤维26份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
4.根据权利要求1～3任一项所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，所述负载型抗菌剂由载体和抗菌剂按质量比为1:0.5～1.2组成。
5.根据权利要求4所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，所述载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙。
6.根据权利要求4所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，所述抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1～3任一项所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，所述掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。
8.根据权利要求1～3任一项所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料，其特征在于，所述细骨料为河砂、石英砂或机制砂中的一种或多种组合。
9.一种如权利要求1～8任一项所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1按配合比计算各原料用量，将细骨料、钢纤维、负载型抗菌剂投入搅拌机搅拌1～2分钟，再加40％的水预湿搅拌1～2分钟；
S2将全部水泥、掺合料加入到步骤S1所得预湿骨料中，搅拌1～2分钟，然后加入全部外加剂和剩余60％的水，充分搅拌2～3分钟，得抗公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物；
S3将步骤S2制得的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料拌合物浇筑后，采用热养护或常温养护即可得到所述公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料。
10.根据权利要求9所述的公共卫生环境用自杀菌复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，热养护为浇筑后室温养护24小时，再升温加热至80～90℃恒温养护24～48小时；常温养护为浇筑后表面覆盖并洒水保湿养护7～14天。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200811 |
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