CN113292333A

CN113292333A - 一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法

Info

Publication number: CN113292333A
Application number: CN202110706966.7A
Authority: CN
Inventors: 韩咚林; 刘锴; 谢力; 汤磊; 周恽鸿; 曾显清; 黄玉川; 梁坤; 史健阳; 沈明明; 刘翔
Original assignee: China Tobacco Sichuan Industrial Co Ltd; Sichuan Sanlian New Material Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Sichuan Industrial Co Ltd; Sichuan Sanlian New Material Co Ltd
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2021-08-24

Abstract

本发明公开了一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，通过使用载银型羟基磷灰石替代传统的陶瓷材料制备的雾化芯，利用载银型羟基磷灰石具有抗菌抑菌性能，提升多孔材料雾化芯在抗菌抑菌方面的性能，从而提高电子烟雾化器的使用安全性。

Description

一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法

技术领域

本发明涉及无机材料加工技术领域，尤其涉及一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法。

背景技术

近年来，电子烟雾化器屡屡爆出安全问题。哈佛大学T.H.Chan公共卫生学院教授大卫·克里斯蒂尼于在2013年调查75个畅销美国的品牌电子烟盒和电子液体产品时，研究小组发现23％的产品含有内毒素，81％的产品含有葡聚糖。内毒素和葡聚糖是真菌和细菌的产物，各种细菌的内毒素的毒性作用较弱，可引起发热、微循环障碍、内毒素休克及播散性血管内凝血等。内毒素耐热而稳定，抗原性弱。在100℃的高温下加热1小时也不会被破坏，只有在160℃的温度下加热2～4h，或用强碱、强酸或强氧化剂加温煮沸30分钟才能破坏它的生物活性，因此，如果在电子烟雾化液中存在该类型的物质，有可能是被真菌或细菌污染，从而对消费者造成潜在危险。目前市面上的雾化芯多采用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化铝陶瓷等陶瓷材料制备，但以上列举的陶瓷材料并不能起到抗菌抑菌的作用。其次，该种类型的陶瓷材料制备的多孔陶瓷容易在使用的过程中造成粉体脱落，危害健康。

羟基磷灰石是一种良好的生物活性和生物相容性的生物材料，成为医学材料，特别是骨质材料的研究热点。本发明基于羟基磷灰石的性能，对羟基磷灰石通过金属离子掺杂的方法，使所制备的载银型羟基磷灰石能够具有抗菌抑菌性，使用该类型的材料制备具有多孔材料雾化芯，制备具有抗菌抑菌性能、安全可靠的多孔材料雾化芯。

载银型羟基磷灰石能够起到抗菌抑菌的功效，主要是因为微生物的细胞膜大多数带有负电荷，银离子带正电荷，正负电荷相吸，银离子就能吸附在细胞膜上，并且能进一步穿透细胞壁进入细菌细胞膜内，与其中的巯基发生反应，导致细菌的蛋白质凝固，破坏细菌的细胞和成酶的活性，使细胞丧失分裂繁殖能力而死亡。当细菌菌体失去活性后，银离子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，起到持久抗菌的效果。该种类型的银离子抗菌剂属于广谱抗菌剂，对生活环境中普遍存在的细菌，如革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、金黄色葡萄球菌、链球菌等，都有很好的杀灭效果。

发明内容

本发明针对目前市场上存在的电子烟雾化液存在真菌或细菌污染造成的潜在危害，以及目前通用的多孔材料雾化芯使用的氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等陶瓷材料，在使用过程种易掉粉造成健康方面的危害。本发明提出使用载银型羟基磷灰石替代传统的陶瓷材料制备的雾化芯，利用载银型羟基磷灰石具有抗菌抑菌性能，提升多孔材料雾化芯在抗菌抑菌方面的性能，从而提高电子烟雾化器的使用安全性。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备载银型羟基磷灰石粉体；

步骤2，原料混合成浆料；

步骤3，陶瓷毛坯成型；

步骤4，陶瓷坯料烧结成型。

进一步方案为，所述步骤1中的原料包括载银型羟基磷灰石质量分数为75wt％～80wt％，微晶石蜡质量分数为5wt％～10wt％，丙烯酸质量分数为5wt％～8wt％，植物油质量分数为2wt％～5wt％，硬脂酸质量分数为2wt％～5wt％，以及质量分数为固体原料质量50wt％～80wt％的去离子水，所述原料的粒径D₅₀为1～50μm。

具体的，所述载银型羟基磷灰石中Ag⁺的掺杂方式为水热法掺杂；所述载银型羟基磷灰石中Ag⁺的掺杂量为羟基磷灰石质量分数0.01～5％。

具体的，所述载银型羟基磷灰石粉体的制备方法具体如下：

a.取一定浓度的硝酸银水溶液和一定质量的羟基磷灰石按照1∶(100～50)的质量比进行混合；

b.添加一定量的氨水，将混合溶液的pH调节至8～10；

c.在遮光的暗室内，使用机械搅拌充分的搅拌，使二者搅拌均匀。搅拌时间为1～48h，搅拌速度为50r/min～250r/min；

d.将搅拌完成的混合溶液至于反应釜中进行水热反应，其中水热温度为180℃～250℃，水热时间为6～48h；

e.反应产物通过抽滤、去离子水和无水乙醇洗涤，然后在80～90℃干燥箱中烘干、研磨，得到掺杂银羟基磷灰石粉体。

进一步方案为，所述步骤2中的混料方式为机械混料，混料的过程中对原料进行加热，加热温度70℃～90℃，混合时间为6～48h。

进一步方案为，所述步骤3中的毛坯成型采用的方法是注塑成型，采用的注塑喂料在5MPa～100MPa压力下注塑成型，并保压5～15s，然后脱模得到坯体。

进一步方案为，所述步骤4中烧结成型的预烧结温度为300℃～800℃，预烧结时间为3h～48h；然后将预烧结的坯料继续升温至900℃～1300℃，保温时间为3h～12h；烧结成型过程中的气氛为N₂，、Ar或H₂。

本发明另一方面还提供了通过上述的制备方法得到的雾化芯；所述雾化芯的孔隙率为55％～60％。

本发明再一方面还提供了一种雾化器，其包括上述的制备方法得到的雾化芯。

本发明又一方面还提供了一种雾化器，其包括上述提供的的雾化芯。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，利用载银型羟基磷灰石自身具有抗菌抑菌性能，结合多孔陶瓷材料具有导油能力制备的多孔材料雾化芯，能够具有安全高效的雾化能力，提高雾化器的使用安全性和雾化效果。本发明的陶瓷雾化芯孔隙率可以控制在50％～70％范围内，雾化芯内部有微米级通孔能够保证雾化颗粒高效快速的挥发，提升雾化体验。在雾化芯的制备过程中，本发明提出使用微晶石蜡和丙烯酸等粘结剂，能够降低混合浆料的粘度，使浆料的混合更加均匀，其次该类型的粘结剂在后期的烧结过程中能够起到造孔剂的作用，在陶瓷内部挥发出去形成微米级的孔洞，因此，通过控制粘结剂的添加量而控制孔洞的分布和尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明制备方法流程图。

图2是本发明实施案例1中利用注射成型和烧结方法制备的多孔材料雾化芯结构的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

(1)将粒径D50为10μm羟基磷灰石粉体和质量分数为2％的硝酸银水溶液按照质量比为15∶1进行混合，然后添加氨水至pH值为10，在暗室条件下，使用机械搅拌机搅拌6h，搅拌速度为100r/min，然后将混合好的浆料装入高压反应釜中中，置于200℃恒温箱中保温24h，然后抽滤、洗涤、研磨得到Ag⁺掺杂的羟基磷灰石粉体。

(2)将得到的掺杂型的羟基磷灰石粉体与微晶石蜡、聚丙烯、植物油、硬脂酸等，混合成浆料，其中，载银型羟基磷灰石的质量分数为80wt％，微晶石蜡质量分数为10wt％，丙烯酸质分数为5wt％，植物油质量分数为2.5wt％，硬脂酸质量分数为2.5wt％，以及质量分数为固体原料质量60wt％的去离子水。上述原材料在80℃下加热搅拌，搅拌时间为6h，形成混合均匀的浆料。

(3)将上述浆料在60MPa的压力下注射成型并保压10s，然后脱模得到坯体。

(4)将上述坯体使用首先在气氛炉在500℃烧结6h，空气气氛下完成排胶，然后在1100℃下烧结12h，使用气氛为Ar，将坯体烧结成型，冷却后得到多孔材料雾化芯。

实施例2

(1)将粒径D50为10μm羟基磷灰石粉体和质量分数为2％的硝酸银水溶液按照质量比为15∶1进行混合，然后添加氨水至pH值为10，在暗室条件下，使用机械搅拌机搅拌6h，搅拌速度为100r/min，然后将混合好的浆料装入高压反应釜中中，置于200℃恒温箱中保温24h，然后抽滤、洗涤、研磨得到Ag+掺杂的羟基磷灰石粉体。

(2)将得到的掺杂型的羟基磷灰石粉体与微晶石蜡、聚丙烯、植物油、硬脂酸等，混合成浆料，其中，载银型羟基磷灰石的质量分数为75wt％，微晶石蜡质量分数为10wt％，丙烯酸质分数为7wt％，植物油质量分数为4wt％，硬脂酸质量分数为4wt％。以及质量分数为固体原料质量60wt％的去离子水。上述原材料在80℃下加热搅拌，搅拌时间为6h，形成混合均匀的浆料。

性能测试：

(1)抗菌性测试

抗菌性测试方法采用中华人民共和国建材行业标准JC/T 897-2002(抗菌陶瓷制品抗菌性能)，测定抗菌陶瓷的杀菌率。一般认为一种抗菌材料若能对龅牙杆菌、普通球菌有较好的抗菌效果，则认为该抗菌材料具有光谱抗菌性。本专利选择大肠杆菌、金黄色葡萄球菌菌种作为实验菌种，按照标准的测试方法进行检测。

(2)孔隙率测试

多孔陶瓷的孔隙率采用中华人民共和国国家标准GB/T1966-1996《多孔陶瓷显气孔率、容重实验方法》进行测试。显气孔率是指试样中的孔隙和大气相通的孔隙所占体积与试样总体积的比值，显气孔率可以表征多孔陶瓷的通孔的孔隙数量，其值越大，说明该陶瓷材料具有越多的通孔，所制备的多孔陶瓷雾化芯的渗透率越高。

(3)陶瓷脱粉性测试

针对多孔材料容易出现的脱粉现象，本专利使用如下方法进行测试：将制备好的多孔陶瓷雾化芯放置在隔绝空气的玻璃罩中，静止30天，使用高精度天平对雾化芯质量进行测量，记录前后的质量差值。

(4)掺杂Ag⁺含量测试

为了评估本发明提出的Ag⁺掺杂方法的可靠性，可以采用银/硫离子选择性电极测定所制备的载银型羟基磷灰石负载的Ag⁺的含量。该方法的原理是Ag/S^2-离子选择性电极对银离子具有选择性，被电极膜分开的两种不同浓度银溶液之间的电位差，这种电位差通常为膜电位，该电位的大小与银溶液中的离子浓度有关，该离子选择性电极和爽参比电极组成一对原电池，利用电动势与银离子活度负对数的线性关系求出水样中的银离子含量。将所制备的单个多孔陶瓷雾化芯研磨成粉，添加100mL纯水，制备成待测样品，按照Ag/S^2-离子选择性电极法对待测样品的Ag⁺浓度进行测试。

实施例	杀菌率(％)	孔隙率(％)	脱粉质量	Ag+浓度(mg/L)
					实施例1	99.00	53	0	0.01
实施例2	99.99	58	0	0.015

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备载银型羟基磷灰石粉体；

步骤2，原料混合成浆料；

步骤3，陶瓷毛坯成型；

步骤4，陶瓷坯料烧结成型。

2.如权利要求1所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的原料包括载银型羟基磷灰石质量分数为75wt％～80wt％，微晶石蜡质量分数为5wt％～10wt％，丙烯酸质量分数为5wt％～8wt％，植物油质量分数为2wt％～5wt％，硬脂酸质量分数为2wt％～5wt％，以及质量分数为固体原料质量50wt％～80wt％的去离子水，所述原料的粒径D₅₀为1～50μm。

3.如权利要求2所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述载银型羟基磷灰石中Ag⁺的掺杂方式为水热法掺杂；所述载银型羟基磷灰石中Ag⁺的掺杂量为羟基磷灰石质量分数0.01～5％。

4.如权利要求3所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述载银型羟基磷灰石粉体的制备方法具体如下：

a.取一定浓度的硝酸银水溶液和一定质量的羟基磷灰石按照1:(100～50)的质量比进行混合；

b.添加一定量的氨水，将混合溶液的pH调节至8～10；

5.如权利要求1所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的混料方式为机械混料，混料的过程中对原料进行加热，加热温度70℃～90℃，混合时间为6～48h。

6.如权利要求1所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的毛坯成型采用的方法是注塑成型，采用的注塑喂料在5MPa～100MPa压力下注塑成型，并保压5～15s，然后脱模得到坯体。

7.如权利要求1所述的一种载银型羟基磷灰石雾化芯的制备方法，其特征在于，所述步骤4中烧结成型的预烧结温度为300℃～800℃，预烧结时间为3h～48h；然后将预烧结的坯料继续升温至900℃～1300℃，保温时间为3h～12h；烧结成型过程中的气氛为N₂，、Ar或H₂。

8.如权利要求1-6任一项所述的制备方法得到的雾化芯；所述雾化芯的孔隙率为55％～60％。

9.一种雾化器，包括如权利要求1-6任一项所述的制备方法得到的雾化芯。

10.一种雾化器，包括如权利要求7-8任一项所述的雾化芯。