CN115989820A - 一种抗菌复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于消毒剂领域，具体涉及一种抗菌复合材料。本发明的抗菌复合材料包括水溶性基体和分散在水溶性基体中的含银化合物；所述含银化合物用于在水中提供银离子。本发明的抗菌复合材料是固体制剂，体积小，重量轻，存储稳定，运输方便，易溶于水，抗菌复合材料中含银化合物的含量高，使用时添加量少，不影响原来成分的浓度，使用方便。本发明将银系抗菌添加剂包裹在抗菌复合材料中，用于浓缩洗衣液中，抗菌复合材料处于悬浮分散状态，可以避免含银化合物的水溶液用于浓缩洗衣液时银离子会与其他成分产生相互作用而降低杀菌效果的问题，扩展了银系抗菌添加剂的使用范围及使用效果。
Description
技术领域
本发明属于消毒剂领域，具体涉及一种抗菌复合材料。
背景技术
人类生活环境中，处处充满着各种各样的微生物，影响着人类的生存环境；一方面，人们利用微生物的有益性进行酿造饮品、加工食品等。另一方面，人们也不得不时刻面临着微生物的侵扰，而有害微生物的传播和蔓延更是严重威胁着人类的健康。
银对各种致病细菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)都有强烈的杀灭效果，而且所需浓度极低，一般用量为10-6即可杀灭细菌。据测定，水中含银离子为0.05ppm时就可完全杀灭水中的大肠杆菌等常见细菌，还可以杀灭乙肝病毒、白癣菌和黄曲霉等真菌。此外，银还是一种效果极佳的净水剂和防藻剂。含银化合物是绿色环保的抗菌添加剂，因为在适用浓度范围内，银离子具有低毒性、无微生物抗药性和无致癌活性等优点。
银作为抗菌添加剂一般用其可溶于水的银盐做原料，通常使用的是银盐的水剂，浓度很低，在和其他体系配合时会影响原来成分的浓度，使用起来很不方便，因此浓缩洗衣液中不能加银盐的水剂，因其会引起浓缩洗液液的浓度降低，或浓缩洗衣液中的银离子与其他成分产生相互作用而降低杀菌效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌复合材料，解决含银化合物的水溶液用于浓缩洗衣液时会降低洗涤剂的有效成分，或银离子会与其他成分产生相互作用而降低杀菌效果和使用不方便的问题。
为了实现上述目的，本发明的抗菌复合材料的技术方案为：
一种抗菌复合材料，包括水溶性基体和分散在水溶性基体中的含银化合物；所述含银化合物用于向水中提供银离子。
本发明的抗菌复合材料是固体制剂，体积小，重量轻，存储稳定，运输方便，易溶于水，抗菌复合材料中含银化合物的含量高，使用时添加量少，不影响原来成分的浓度，使用方便。本发明将银系抗菌添加剂包裹在抗菌复合材料中，用于浓缩洗衣液中，抗菌复合材料处于悬浮分散状态，可以避免含银化合物直接用于浓缩洗衣液时含银化合物的水溶液用于浓缩洗衣液时会降低洗涤剂的有效成分，或银离子会与其他成分产生相互作用而降低杀菌效果和使用不方便的问题，扩展了银系抗菌添加剂的使用范围及使用效果。
所述含银化合物可以以单分子形式分散于水溶性基体中，也可以以颗粒形式分散于水溶性基体中。当含银化合物以颗粒形式分散于水溶性基体中时，分散在水溶性基体中的含银化合物颗粒可以有一个，也可以有两个或多个。
所述含银化合物为银盐或银配合物。优选地，所述含银化合物选自硝酸银、醋酸银、硫酸银、硫代硫酸银、氨基酸银配合物、硫脲银配合物、喷替酸银配合物、包含[Ag(S2O3)2]3-的配合物中的一种或任意组合。优选地，所述含银化合物为硝酸银、醋酸银、硫酸银或包含[Ag(S2O3)2]3-的配合物。优选地，所述包含[Ag(S2O3)2]3-的配合物为Na3[Ag(S2O3)2]或K3[Ag(S2O3)2]。
优选地，所述水溶性基体包括水溶性聚合物。水溶性聚合物可以作为载体材料，对含银化合物进行保护，防止含银化合物见光分解、受热分解或者与浓缩洗衣液中其他成分产生相互作用而降低抗菌效果。
优选地，水溶性基体由水溶性聚合物和助溶剂组成。助溶剂的作用为更好的将银盐分散于水溶性基体中，在使用抗菌复合材料时，助溶剂可以更好地帮助含银化合物溶于水中。
优选地，所述含银化合物、水溶性聚合物、助溶剂的质量比为(1～20):(75～95):(2～8)。
进一步优选地，所述含银化合物、水溶性聚合物、助溶剂的质量比为(4.3～15.7):(80～90.5):(2.3～5.7)。
优选地，所述水溶性聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、卡波姆、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠中的一种或任意组合。
优选地，所述聚乙烯醇选自PVA15-99、PVA16-99、PVA17-99中的一种或任意组合。优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮选自PVPK17、PVPK30、PVPK60中的一种或任意组合。优选地，所述聚乙二醇选自PEG1000、PEG2000、PEG3000中的一种或任意组合。
银盐是一种不稳定的化合物，其水溶液则更加不稳定，水中银离子受光、热激发后容易分解为单质银，使体系变色，抗菌效果降低。本发明的抗菌复合材料为固体状态，银盐包裹于固体材料之中，可以防止含银化合物因光照等而变质，进一步扩展银系抗菌添加剂的使用范围及使用效果。
优选地，所述助溶剂选自甘油、乙二醇、丙二醇、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、液体聚环氧乙烷中的一种或任意组合。
抗菌复合材料可以根据需要制成片状或颗粒，抗菌复合材料的粒径可以根据具体使用环境进行相应选择。优选地，所述抗菌复合材料的平均粒径为40～60μm。例如，所述抗菌复合材料的平均粒径为40～55μm。
优选地，所述抗菌复合材料中银元素的含量为10000～100000ppm。
优选地，所述抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：将包括水溶性基体和含银化合物的原料混合均匀。
将包括水溶性基体和含银化合物的原料混合均匀制备所述抗菌复合材料时，可以向上述原料中加入适量水溶性基体的良性溶剂，使水溶性基体形成溶液，以便使含银化合物在混合过程中更好地均匀分散于水溶性基体中；也可以向上述原料中同时加入适量水溶性基体的良性溶剂和含银化合物的良性溶剂，以便在混合过程中形成同时包含水溶性基体和含银化合物的溶液，然后将溶剂除去，形成所述抗菌复合材料；也可以对水溶性基体进行加热，使其软化或熔化，然后含银化合物在混合过程中被软化或熔化的水溶性基体包裹，形成所述抗菌复合材料。
当通过对水溶性基体进行加热制备所述抗菌复合材料时，所述含银化合物的粒度应当小于抗菌复合材料的粒径，以便使水溶性基体更好地包裹含银化合物，从而避免含银化合物中的银离子与其他成分产生相互作用。优选地，所述含银化合物的粒度不大于40μm。优选地，所述含银化合物的粒度不大于30μm。进一步优选地，所述含银化合物的粒度不大于18μm。
优选地，所述混合的温度为60～75℃。进一步优选地，所述混合的温度为65～75℃。
优选地，将包括水溶性基体和含银化合物的原料混合均匀后依次进行冷却处理和粉碎处理。
冷却处理的温度根据水溶性聚合物材料的凝固点来确定。一般情况下，冷却处理的温度应该低于水溶性聚合物材料的凝固点。一般情况下，水溶性聚合物材料的熔点都在室温以上，冷冻的目的是易于粉碎，并不会产生大量的热而引起银盐的分解。优选地，所述冷却处理的温度为-10℃。
优选地，所述抗菌复合材料作为洗涤剂中的抗菌添加剂。
本发明的抗菌复合材料，易溶于水，可添加到洗涤剂中制成抗菌洗涤剂。
优选地，所述洗涤剂为粉状洗涤剂、固体洗涤剂或浆状洗涤剂。本发明的抗菌复合材料作为洗涤剂中抗菌添加剂时，抗菌复合材料为固体状态，可以避免直接使用含银化合物的水溶液时银离子与浓缩洗衣液中其他成分产生相互作用而降低抗菌效果的问题。
优选地，所述抗菌复合材料与粉状洗涤剂的质量比为1:(1000～2500)。例如，所述抗菌复合材料与粉状洗涤剂的质量比为1:1000。
优选地，所述浆状洗涤剂为浓缩洗衣液，所述浓缩洗衣液的含水量小于20％。抗菌复合材料在含水量小于20％的浓缩洗衣液中均处于悬浮分散状态，可以避免直接使用含银化合物的水溶液时银离子与浓缩洗衣液中其他成分产生相互作用而降低抗菌效果的问题。
优选地，所述抗菌复合材料与浓缩洗衣液的质量比为1:(800～2000)。例如，所述抗菌复合材料与浓缩洗衣液的质量比为1:2000。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。需要指出的是，本实施例的目的是为了进一步对本发明进行阐述，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明的实施例所用的材料：聚乙烯醇为PVA15-99；聚乙烯吡咯烷酮为PVPK17；聚乙二醇为PEG1000；Na3[Ag(S2O3)2]通过包括以下步骤的制备方法得到：将醋酸银加入硫代硫酸钠水溶液中，得到无色透明溶液，然后通过旋转蒸发除去水，得到Na3[Ag(S2O3)2]；所述醋酸银与硫代硫酸钠的摩尔比为1:2。
本发明的抗菌复合材料的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的抗菌复合材料包括水溶性基体和含银化合物，所述含银化合物被水溶性基体包裹；所述含银化合物为硝酸银；所述水溶性基体由聚乙烯醇、甘油和乙二醇组成；所述抗菌复合材料为平均粒径为50μm的颗粒；所述硝酸银、聚乙烯醇、甘油和乙二醇的质量比为15.7:80:3:1.3；本实施例的抗菌复合材料中银元素的含量约为100000ppm。
本实施例的抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：
(1)将15.7克在低温避光下研磨成粒度不大于18μm的硝酸银粉末、80克聚乙烯醇、3克甘油和1.3克乙二醇经高速搅拌混合后转移到捏合机中，在75℃下匀质20分钟，得到均匀混合物。
(2)将均匀混合物冷却至-10℃，再用粉碎机将均匀混合物粉碎至平均粒径为50μm的颗粒，即得。
本实施例的抗菌复合材料作为浓缩洗衣液(含水量小于20％)中的抗菌添加剂，所述抗菌复合材料与浓缩洗衣液的质量比为1:2000，浓缩洗衣液中银含量为50ppm；所述抗菌复合材料在浓缩洗衣液中均处于悬浮分散状态，为了方便使用，可以进一步将含有抗菌复合材料的浓缩洗衣液制备成洗液凝珠。
实施例2
本实施例的抗菌复合材料包括水溶性基体和含银化合物，所述含银化合物被水溶性基体包裹；所述含银化合物为醋酸银；所述水溶性基体由聚乙烯吡咯烷酮和丙二醇组成；所述抗菌复合材料为平均粒径为40μm的颗粒；所述醋酸银、聚乙烯吡咯烷酮和丙二醇的质量比为4.64:90:5.36；本实施例的抗菌复合材料中银元素的含量约为30000ppm。
本实施例的抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：
(1)将4.64克在低温避光下研磨成粒度不大于13μm的醋酸银粉末、90克聚乙烯吡咯烷酮和5.36克丙二醇经高速搅拌混合后转移到捏合机中，在70℃下匀质30分钟，得到均匀混合物。
(2)将均匀混合物冷却至-10℃，再用粉碎机将均匀混合物粉碎至平均粒径为40μm的颗粒，即得。
实施例3
本实施例的抗菌复合材料包括水溶性基体和含银化合物，所述含银化合物被水溶性基体包裹；所述含银化合物为Na3[Ag(S2O3)2]；所述水溶性基体由聚乙二醇和一乙醇胺组成；所述抗菌复合材料为平均粒径为55μm的颗粒；所述二硫代硫酸根合银酸钠、聚乙二醇和一乙醇胺的质量比为4.3:90:5.7；本实施例的抗菌复合材料中银元素的含量约为10000ppm。
本实施例的抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：
(1)将4.3克在低温避光下研磨成粒度不大于13μm的Na3[Ag(S2O3)2]粉末、90克聚乙二醇1000和5.7克一乙醇胺经高速搅拌混合后转移到捏合机中，在65℃下匀质40分钟，得到均匀混合物。
(2)将均匀混合物冷却至-10℃，再用粉碎机将均匀混合物粉碎至平均粒径为55μm的颗粒，即得。
实施例4
本实施例的抗菌复合材料包括水溶性基体和含银化合物，所述含银化合物被水溶性基体包裹；所述含银化合物为硫酸银；所述水溶性基体由聚乙二醇和一乙醇胺组成；所述抗菌复合材料为平均粒径为45μm的颗粒；所述硫酸银、聚乙二醇和一乙醇胺的质量比为7.2:90.5:2.3；本实施例的抗菌复合材料中银元素的含量约为50000ppm。
本实施例的抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：
(1)将7.2克在低温避光下研磨成粒度不大于13μm的硫酸银粉末、90.5克聚乙二醇1000和2.3克一乙醇胺经高速搅拌混合后转移到捏合机中，在65℃下匀质40分钟，得到均匀混合物。
(2)将均匀混合物冷却至-10℃，再用粉碎机将均匀混合物粉碎至平均粒径为45μm的颗粒，即得。
本实施例的抗菌复合材料作为洗衣粉中的抗菌添加剂，所述抗菌复合材料与洗衣粉的质量比为1:1000，洗衣粉中的银含量为50ppm。
实验例
分别将硝酸银和实施例1的抗菌复合材料加入到不同洗涤剂(洗衣粉、普通洗衣液和含水量小于20％的浓缩洗衣液)中，不同洗涤剂中银含量均为50ppm，观察记录硝酸银和实施例1的抗菌复合材料与不同洗涤剂的配伍性，结果如表1所示；再根据QB/T2738-2012《日化产品抗菌抑菌检测标准》测试添加有实施例1的抗菌复合材料的洗衣粉、普通洗衣液和含水量小于20％的浓缩洗衣液的大肠杆菌抑菌率，结果分别为90.2％、87.4％和98.6％。
表1硝酸银和实施例1的抗菌复合材料与不同洗涤剂的配伍性
| 项目 | 洗衣粉 | 普通洗衣液 | 浓缩洗衣液(含水量小于20％) |
| 配伍混合方式 | 固体混合 | 液体混合 | 液体混合 |
| 粉状硝酸银配伍现象 | 无变化 | 产生沉淀 | 产生沉淀 |
| 抗菌复合材料配伍现象 | 无变化 | 产生沉淀 | 均匀悬浮 |
Claims (10)
1.一种抗菌复合材料，其特征在于，包括水溶性基体和分散在水溶性基体中的含银化合物；所述含银化合物用于向水中提供银离子。
2.如权利要求1所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述含银化合物选自硝酸银、醋酸银、硫酸银、硫代硫酸银、氨基酸银配合物、硫脲银配合物、喷替酸银配合物、包含[Ag(S2O3)2]3-的配合物中的一种或任意组合。
3.如权利要求1所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述水溶性基体的主要成分为水溶性聚合物。
4.如权利要求3所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述水溶性基体由水溶性聚合物和助溶剂组成；所述含银化合物、水溶性聚合物和助溶剂的质量比为(1～20):(75～95):(2～8)。
5.如权利要求3所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述水溶性聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、卡波姆、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠中的一种或任意组合。
6.如权利要求4所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述助溶剂选自甘油、乙二醇、丙二醇、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、液体聚环氧乙烷中的一种或任意组合。
7.如权利要求1所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述抗菌复合材料的平均粒径为40～60μm。
8.如权利要求1-7任一项所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述抗菌复合材料由包括以下步骤的制备方法制备得到：将包括水溶性基体和含银化合物的原料混合均匀。
9.如权利要求8所述的抗菌复合材料，其特征在于，将包括水溶性基体和含银化合物的原料混合均匀后依次进行冷却处理和粉碎处理。
10.如权利要求1-7任一项所述的抗菌复合材料，其特征在于，所述抗菌复合材料作为洗涤剂中的抗菌添加剂。
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