CN114946843A - 一种磷酸盐缓释载体及其在制备缓释抗菌剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷酸盐缓释载体及其在制备缓释抗菌剂中的应用。磷酸盐缓释载体的制备原料包括磷氧化物和/或磷盐、硼酸和/或硼盐、氧化钙和/或钙盐、金属盐或金属氧化物、二氧化硅、晶须状氧化铝纤维等。本发明通过对缓释载体原料的种类和配比进行调控，可以提升缓释载的力学性能和耐潮性能，使缓释载体具有良好的缓释特性，能够对负载待缓释载体上的抗菌组分进行缓慢释放。

Description

一种磷酸盐缓释载体及其在制备缓释抗菌剂中的应用

技术领域

本发明属于缓释抗菌技术领域，具体涉及一种磷酸盐缓释载体及其在制备缓释抗菌剂中的应用。

背景技术

现有技术中，为了防止细菌在洗衣机、洗碗机、冰箱等长期与水或水蒸气接触的家电内部进行繁殖，商家通常采用高温杀菌、紫外光杀菌等技术进行杀菌消毒处理。而常规水体的消毒杀菌则主要以含氯消毒剂为主，需要配备消毒杀菌剂装配系统、控制系统，工艺较复杂且含氯消毒剂本身具有一定的腐蚀性，对人体和环境有一定影响。因此，通过抗菌材料来避免细菌滋生是本领域当前研究的热点。

抗菌材料是具有抑菌、抗菌性能的一类新型功能材料，主要通过加入抗菌剂达到抗菌的作用。抗菌剂分为天然生物、有机和无机抗菌剂三类。天然抗菌剂中研究较多的有壳聚糖和山梨等，这类抗菌剂安全环保且抗菌性好，但由于其耐热性差、药效期短且生产条件有限，难于实现产业化；有机抗菌剂以有机酸类、酚类、季盐类、苯并咪唑类等有机物为抗菌成分，能有效抑制有害细菌、霉菌的繁殖，但稳定性较差、易分解，且通常毒性较大。因此，现有技术中更加偏向于无机抗菌材料的研究。

无机抗菌剂主要将具有抗菌能力的金属或其离子加入沸石、硅胶等多孔材料或玻璃等材料中，获得抗菌材料。但是，在现有的抗菌材料中，基底材料稳定性差，抗菌组分不能在基底上稳定负载，使最终所得抗菌材料不能发挥长期抗菌的目的。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种磷酸盐缓释载体及其在制备缓释抗菌剂中的应用，以制得一种稳定性好、负载能力强的缓释载体。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

磷氧化物和/或磷盐50～200份，硼酸和/或硼盐10～100份，金属盐或金属氧化物5～50份和二氧化硅10～50份。

本发明采取上述技术方案的有益效果是：本发明以含磷化合物和含硼化合物作为缓释载体的基底，其中含硼化合物不仅能起到助熔作用，使缓释载体制备原料的熔化温度降低，进而实现低温合成，而且硼的引入可提高机械化成型速度，进而提升生产效率，同时，硼的引入可降低缓释载体的热膨胀系数，改善了缓释载体的抗张强度和提高表面硬度。

在原料中的添加金属氧化物和SiO₂，在与含磷化合物共同经过高温熔融反应后，会形成相互交错的网络结构，使缓释载体的强度得以提升，缓释载体更加稳定。同时，金属氧化物与氧化钙均具有良好的吸水性能，可以消耗空气中的水分，两者协同作用，能够有效减缓缓释载体的潮解，进而使所得载体具有良好的缓释性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，磷酸盐缓释载体的原料还包括还包括晶须状氧化铝纤维1～5份。

本发明采取上述进一步技术方案的有益效果是：在缓释载体中加入晶须状氧化铝纤维，纤维在所形成的空间网络中物理穿插，不仅能够提升缓释载体的强度，还能够为抗菌组分提供附着点位，使抗菌组分在缓释载体上的负载量更大，负载也更加稳定，进而使缓释载体负载抗菌组分后能够长期发挥良好的抗菌作用。

进一步，磷盐为磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾和磷酸钾中的至少一种。

进一步，硼盐为硼酸钠或硼酸钾。

进一步，金属盐为铜盐、镁盐、铝盐、锰盐、钙盐、钠盐和钛盐中的至少一种。

本发明采取上述进一步技术方案的有益效果是：金属以盐的形式进行添加，其在混合过程中与其与组分混合更加均匀，煅烧后所形成的金属氧化物在缓释载体中均匀分散，载体中空间网络的结构更加完善，载体强度和稳定性得以保证。

进一步，金属氧化物为氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙中的至少一种。

进一步，金属氧化物由氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙按1:5～15:0.5～5:1～2:20～30的质量比混合而成。

本申请中的缓释载体具有优良的力学性能和缓释性能，能够对多种抗菌组分进行负载而制备不同类型的缓释抗菌剂。利用本申请中缓释载体制备缓释抗菌剂包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和抗菌剂混合后，以5～10℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应10～60min；

S2：将反应后的混合物成型，然后以5～10℃/min的降温速率降至室温，即得。

进一步，抗菌组分为锌盐、银盐、铜盐、铈盐、氧化锌、氧化铜、氧化银和氧化铈中的至少一种。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过对缓释载体原料的种类和配比进行调控，可以提升缓释载的力学性能和耐潮性能，使缓释载体具有良好的缓释特性，能够对负载待缓释载体上的抗菌组分进行缓慢释放。

2、本发明在原料中添加晶须状氧化铝纤维，在进一步增强缓释载体稳定性的同时，还能为抗菌组分提供负载点位，使抗菌组分负载量更大，负载也更加稳定。

3、本发明所用材料均对环境和人体友好，可以将所得缓释载体用于制备适用于家电、建材、家具、缓释肥料或水处理剂等领域的缓释抗菌剂，使缓释抗菌剂的应用领域更加广泛。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

磷酸二氢铵50份，磷酸氢钙50份，硼酸20份，金属氧化物20份，二氧化硅20份和晶须状氧化铝纤维(95％Al₂O₃+5％SiO₂)2份；其中，金属氧化物由氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙按1:10:1:1:25的质量比混合而成。

利用本实施例中的缓释载体可以制得一种缓释抗菌剂，缓释抗菌剂的制备方法包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和四针状氧化锌混合均匀，然后以5℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应30min；所加入的四针状氧化锌占磷酸盐缓释载体原料总质量的6％；

S2：将反应后的混合物倒入自制模具中，然后以10℃/min的降温速率降至室温，得到缓释抗菌剂坯体；然后去除坯体的毛刺、毛边，得到缓释抗菌剂成品。

实施例2

一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

磷酸二氢钠200份，硼酸50份，金属盐50份，二氧化硅20份和晶须状氧化铝纤维5份；其中，金属盐由氯化铜、氯化镁、硅酸铝、氯化锰和氯化钙按1:20:5:5:100的质量比混合而成。

利用本实施例中的缓释载体可以制得一种缓释抗菌剂，缓释抗菌剂的制备方法包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和氧化银混合均匀，然后以10℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应60min；所加入的氧化银占磷酸盐缓释载体原料总质量的2％；

S2：将反应后的混合物倒入自制模具中，然后以5℃/min的降温速率降至室温，得到缓释抗菌剂坯体；然后去除坯体的毛刺、毛边，得到缓释抗菌剂成品。

实施例3

一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

五氧化二磷50份，硼酸钠20份，金属氧化物30份，二氧化硅10份和晶须状氧化铝纤维1份；其中，金属氧化物由氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙按1:5:5:1:30的质量比混合而成。

利用本实施例中的缓释载体可以制得一种缓释抗菌剂，缓释抗菌剂的制备方法包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和中抗菌组分混合均匀，然后以8℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应15min；所加入的抗菌组分占磷酸盐缓释载体原料总质量的4％，抗菌组分由氧化银和四针氧化锌按1:2的质量比混合而成；

S2：将反应后的混合物倒入自制模具中，然后以10℃/min的降温速率降至室温，得到缓释抗菌剂坯体；然后去除坯体的毛刺、毛边，得到缓释抗菌剂成品。

实施例4

一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

磷酸二氢钾100份，硼酸钾20份，金属氧化物30份，二氧化硅30份和晶须状氧化铝纤维3份；其中，金属氧化物由氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙按1:15:0.5:2:20的质量比混合而成。

利用本实施例中的缓释载体可以制得一种缓释抗菌剂，缓释抗菌剂的制备方法包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和抗菌组分混合均匀，然后以8℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应45min；所加入的抗菌组分占磷酸盐缓释载体原料总质量的4％，抗菌组分由氧化银和四针氧化锌按1:2的质量比混合而成；

S2：将反应后的混合物倒入自制模具中，然后以10℃/min的降温速率降至室温，得到缓释抗菌剂坯体；然后去除坯体的毛刺、毛边，得到缓释抗菌剂成品。

实施例5

一种磷酸盐缓释载体，按质量份计，包括以下原料：

磷酸二氢钠150份，硼酸钾10份，金属盐20份和二氧化硅20份；其中，金属盐由氯化铜、硅酸铝、氯化锰和正硫酸钛按1:10:5:2的质量比混合而成。

利用本实施例中的缓释载体可以制得一种缓释抗菌剂，缓释抗菌剂的制备方法包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和氧化银混合均匀，然后以10℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应20min；所加入的氧化银占磷酸盐缓释载体原料总质量的2％；

S2：将反应后的混合物倒入自制模具中，然后以5℃/min的降温速率降至室温，得到缓释抗菌剂坯体；然后去除坯体的毛刺、毛边，得到缓释抗菌剂成品。

对比例1

与对比文件1相比，磷酸盐缓释载体的原料缺少硼酸，其余组分和缓释抗菌剂的制备方法完全相同。

对比例2

与对比文件1相比，磷酸盐缓释载体的原料缺少氧化钙，其余组分和缓释抗菌剂的制备方法完全相同。

对比例3

与对比文件1相比，磷酸盐缓释载体的原料缺少金属氧化物，其余组分和缓释抗菌剂的制备方法完全相同。

对比例4

与对比文件1相比，磷酸盐缓释载体的原料缺少陶瓷纤维，其余组分和缓释抗菌剂的制备方法完全相同。

对比例5

与对比文件1相比，磷酸盐缓释载体的原料缺少晶须状氧化铝纤维，其余组分和缓释抗菌剂的制备方法完全相同。

结果分析

采用GB/T23348-2009中6.7.1节中记载的方法对实施例和对比例中制得的缓释抗菌剂的缓释性能进行测试。结果发现：

相比于实施例1中的缓释抗菌剂，对比例1～3所得缓释抗菌剂在测试前期，负载于缓释载体上的抗菌组分大量释放，抗菌组分的溶出浓度远大于实施例中缓释抗菌剂上抗菌组分的溶出浓度；到测试后期，对比例1～3已经检测不到抗菌组分的溶出。表明对比例1～3中制得缓释抗菌剂缓释性能差，进而说明硼酸、氧化钙以及金属氧化物的确能够对缓释载体的缓释性能产生直接影响。

相比于实施例1中的缓释抗菌剂，对比例4～5所得缓释抗菌剂在整个测试均有抗菌组分溶出，但是抗菌组分的累积溶出量均低于对比文件1中缓释抗菌剂上抗菌组分的累积溶出量，这是因为对比文件4～5中的缓释载体缺少陶瓷纤维和玻璃纤维，最终所得缓释抗菌剂上负载的抗菌组分较少。

虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种磷酸盐缓释载体，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：

磷氧化物和/或磷盐50～200份，硼酸和/或硼盐10～100份，金属盐或金属氧化物5～50份和二氧化硅10～50份。

2.根据权利要求1所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：还包括晶须状氧化铝纤维1～5份。

3.根据权利要求2所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：所述磷盐为磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾和磷酸钾中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：所述硼盐为硼酸钠或硼酸钾。

5.根据权利要求2所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：所述金属盐为铜盐、镁盐、铝盐、锰盐、钙盐、钠盐和钛盐中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：所述金属氧化物为氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的磷酸盐缓释载体，其特征在于：所述金属氧化物由氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锰和氧化钙按1:5～15:0.5～5:1～2:20～30的质量比混合而成。

8.如权利要求2～7任一项所述的磷酸盐缓释载体在制备缓释抗菌剂中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述缓释抗菌剂的制备包括以下步骤：

S1：将磷酸盐缓释载体原料和抗菌剂混合后，以5～10℃/min的升温速率将混合物加热至熔融状态，保温反应10～60min；

S2：将反应后的混合物成型，然后以5～10℃/min的降温速率降至室温，即得。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述抗菌组分为锌盐、银盐、铜盐、铈盐、氧化锌、氧化铜、氧化银和氧化铈中的至少一种。