CN116725009B - 一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅胶材料生产技术领域，具体为一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法，所述纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其2～5%的功能化纳米铜粉、1.5～3.5%的功能助剂共同组成；本发明以所制备的功能化纳米铜粉及功能助剂作为制备纳米铜硅胶材料的原料，两者相互协同、相互配合有效的保证了其抗菌性能及抗病毒性能，减小了纳米铜硅胶材料发生交叉传染的情况的同时也减小了交叉感染的几率及患病的风险。由此，表明本发明所提供的预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
Description
技术领域
本发明涉及硅胶材料生产技术领域，具体为一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法。
背景技术
硅胶又名硅酸凝胶，是一种粒状多孔的二氧化硅水合物，属非晶态物质，外表呈透明或乳白色，由硅酸钠加酸后洗涤干燥制得，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，不可燃烧。硅胶是一种高活性吸附材料，主要用作干燥剂、抗凝结剂、抗结块剂和管柱层析、薄层层析中的吸附剂。
目前，由于硅胶具有优良的物理性质及化学性质，所以其被广泛地用于建筑、电子电气、纺织、汽车、医药医疗等领域。硅胶虽然具有较好的吸附性，但是其本身的抗菌、抗病毒性能相对较差，这使得其应用在医药医疗领域时，会因为抗菌、抗病毒性能相对较差而引起病毒病菌交叉传染的情况，增大交叉感染的几率，提高患病风险。基于此，本发明提供一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法，以解决此技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法，本发明以所制备的功能化纳米铜粉及功能助剂作为制备纳米铜硅胶材料的原料，两者相互协同、相互配合有效的保证了其抗菌性能及抗病毒性能，减小了纳米铜硅胶材料发生交叉传染的情况的同时也减小了交叉感染的几率及患病的风险。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，所述纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其2～5％的功能化纳米铜粉、1.5～3.5％的功能助剂共同组成。
更进一步地，所述功能化纳米铜粉的制备方法为：按0.002～0.003g/mL的用量比将脱乙酰甲壳素超声均匀分散在去离子水中，然后向其中加入质量为脱乙酰甲壳素8～15％的亚磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得的混合组分置于恒温加热设备中加热至75～85℃，并以800～1000r/min的搅拌速率下边搅拌边向其中加入体积为混合组分10～15％的硝酸铜水溶液及6～10％草本提取物的醋酸溶液，混合搅拌均匀后保温反应30～50min；待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、水洗及干燥处理，最终所得即为功能化纳米铜粉。
更进一步地，所述亚磷酸钠、硝酸铜及草本提取物的重量比为20～25：1：1.5～2.5。
更进一步地，所述草本提取物的制备方法为：采用逆流提取工艺对草蒿的叶片碎料进行提取，得到膏状的草本提取物；其中，提取温度设置为45～55℃；提取时间设置为50～90min；搅拌转速设置为300～400r/min；提取溶剂选用石油醚；草蒿的叶片与提取溶剂的固液比1：8～12；草蒿的叶片碎料的细度为70～100目。
更进一步地，所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：将纳米氧化锌微球均匀分散在pH为8.2～8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配置成纳米氧化锌微球浓度为5～8M的混合液，然后向所得混合液中加入质量为其20～30％的季铵盐杀菌剂，超声处理30～45min后再向其中加入摩尔量为纳米氧化锌微球25～50％的酚类化合物，并以300～500r/min的速率搅拌反应30～50min；待反应完毕后，再向其中加入与酚类化合物等摩尔量的有机胺，然后在室温下搅拌反应8～15h；待反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、去离子水洗涤2～4次及冷冻干燥处理，最终所得即为功能助剂。
更进一步地，所述纳米氧化锌微球的制备方法为：将浓度为0.2～0.3M的乙酰丙酮锌的甲醇溶液转入反应釜中，并于115～140℃的温度下保温反应3～5h；待反应完毕后，将生成物组分自然冷却至室温，然后对其进行离心处理，倒出上清液并向其中倒入甲醇，超声振荡及离心处理后所得即为纳米氧化锌微球。
更进一步地，所述季铵盐杀菌剂选用双癸基二甲基氯化铵、双癸基二甲基溴化铵、二辛基二甲基氯化铵中的任意一种。
更进一步地，所述酚类化合物选用2-(3，4-二羟基苯基)乙胺、儿茶酚、没食子鞣酸中的任意一种。
更进一步地，所述有机胺选用三缩四乙二胺、三亚乙基四胺中的任意一种。
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的制备方法，包括以下步骤：将硅胶、功能化纳米铜粉及功能助剂置于容器中，并于25～35℃的条件下在双辊开炼机中机械搅拌均匀，然后将所得纳米铜硅胶复合物涂覆在基质上，并于25～30℃的温度下硫化处理20～25h，待硫化处理完毕后所得即为预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中以脱乙酰甲壳素、亚磷酸钠、硝酸铜水溶液及草本提取物的醋酸溶液等为原料制备出功能化纳米铜粉。在脱乙酰甲壳素及亚磷酸钠的协同作用下草本提取物中的黄花蒿素与纳米铜相结合，从而制备出功能化纳米铜粉。细菌与纳米铜粉直接接触时，纳米铜粉会释放出相当量的铜离子，铜离子能有效地破坏细菌的细胞膜，从而起到很好的杀菌作用。再者，功能化纳米铜粉表面的黄花蒿素也能对细菌及病毒起到较好的抑制作用，在纳米铜粉的小尺寸效应及黄花蒿素的协同配合作用下使得所制备的功能化纳米铜粉的抗菌性能及抗病毒性能得到了有效地提高。
2、本发明中以乙酰丙酮锌为原料，采用水热合成法制备出纳米氧化锌微球。然后将纳米氧化锌微球均匀分散在Tris-HCl缓冲溶液中并向其中加入一定量的季铵盐抗菌剂，超声分散使得季铵盐抗菌剂均匀低分散并吸附在纳米氧化锌微球的表面，然后向其中加入酚类化合物及有机胺，有机胺与酚类化合物之间由于发生化学反应而成键，最终两者通过作用力较大的化学键相连接，所生成的生成物对纳米氧化锌微球的表面进行有效地包络，同时其所形成的“罗网结构”也能对吸附在纳米氧化锌微球表面的季铵盐抗菌剂进行有效地包覆，减小了其发生脱落的几率。最终在纳米氧化锌微球、季铵盐抗菌剂及有机胺与酚类化合物反应所形成的生成物的协同配合下使得所制备的功能助剂的抗菌及抗病毒性能得到有效的提升。
3、本发明以所制备的功能化纳米铜粉及功能助剂作为制备纳米铜硅胶材料的原料，两者相互协同、相互配合有效的保证了其抗菌性能及抗病毒性能，减小了纳米铜硅胶材料发生交叉传染的情况的同时也减小了交叉感染的几率及患病的风险。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其2％的功能化纳米铜粉、1.5％的功能助剂共同组成。
功能化纳米铜粉的制备方法为：按0.002g/mL的用量比将脱乙酰甲壳素超声均匀分散在去离子水中，然后向其中加入质量为脱乙酰甲壳素8％的亚磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得的混合组分置于恒温加热设备中加热至75℃，并以800r/min的搅拌速率下边搅拌边向其中加入体积为混合组分10％的硝酸铜水溶液及6％草本提取物的醋酸溶液，混合搅拌均匀后保温反应30min；待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、水洗及干燥处理，最终所得即为功能化纳米铜粉；其中，亚磷酸钠、硝酸铜及草本提取物的重量比为20：1：1.5。
草本提取物的制备方法为：采用逆流提取工艺对草蒿的叶片碎料进行提取，得到膏状的草本提取物；其中，提取温度设置为45℃；提取时间设置为50min；搅拌转速设置为300r/min；提取溶剂选用石油醚；草蒿的叶片与提取溶剂的固液比1：8；草蒿的叶片碎料的细度为70目。
功能助剂的制备方法包括以下步骤：将纳米氧化锌微球均匀分散在pH为8.2的Tris-HCl缓冲溶液中，配置成纳米氧化锌微球浓度为5M的混合液，然后向所得混合液中加入质量为其20％的双癸基二甲基氯化铵，超声处理30min后再向其中加入摩尔量为纳米氧化锌微球25％的2-(3，4-二羟基苯基)乙胺，并以300r/min的速率搅拌反应30min；待反应完毕后，再向其中加入与2-(3，4-二羟基苯基)乙胺等摩尔量的三缩四乙二胺，然后在室温下搅拌反应8h；待反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、去离子水洗涤2次及冷冻干燥处理，最终所得即为功能助剂。
纳米氧化锌微球的制备方法为：将浓度为0.2M的乙酰丙酮锌的甲醇溶液转入反应釜中，并于115℃的温度下保温反应3h；待反应完毕后，将生成物组分自然冷却至室温，然后对其进行离心处理，倒出上清液并向其中倒入甲醇，超声振荡及离心处理后所得即为纳米氧化锌微球。
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的制备方法，包括以下步骤：将硅胶、功能化纳米铜粉及功能助剂置于容器中，并于25℃的条件下在双辊开炼机中机械搅拌均匀，然后将所得纳米铜硅胶复合物涂覆在基质上，并于25℃的温度下硫化处理20h，待硫化处理完毕后所得即为预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料。
实施例2
本实施例中预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的制备方法与实施例1相同，不同之处在于：功能化纳米铜粉及功能助剂的制备方法不尽相同，本申请中功能化纳米铜粉及功能助剂的制备方法具体如下：
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其3.5％的功能化纳米铜粉、2.5％的功能助剂共同组成。
功能化纳米铜粉的制备方法为：按0.0025g/mL的用量比将脱乙酰甲壳素超声均匀分散在去离子水中，然后向其中加入质量为脱乙酰甲壳素12％的亚磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得的混合组分置于恒温加热设备中加热至80℃，并以900r/min的搅拌速率下边搅拌边向其中加入体积为混合组分12％的硝酸铜水溶液及8％草本提取物的醋酸溶液，混合搅拌均匀后保温反应40min；待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、水洗及干燥处理，最终所得即为功能化纳米铜粉；其中，亚磷酸钠、硝酸铜及草本提取物的重量比为23：1：12。
草本提取物的制备方法为：采用逆流提取工艺对草蒿的叶片碎料进行提取，得到膏状的草本提取物；其中，提取温度设置为50℃；提取时间设置为70min；搅拌转速设置为360r/min；提取溶剂选用石油醚；草蒿的叶片与提取溶剂的固液比1：10；草蒿的叶片碎料的细度为80目。
功能助剂的制备方法包括以下步骤：将纳米氧化锌微球均匀分散在pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，配置成纳米氧化锌微球浓度为6M的混合液，然后向所得混合液中加入质量为其25％的双癸基二甲基溴化铵，超声处理40min后再向其中加入摩尔量为纳米氧化锌微球40％的儿茶酚，并以400r/min的速率搅拌反应40min；待反应完毕后，再向其中加入与儿茶酚等摩尔量的三亚乙基四胺，然后在室温下搅拌反应12h；待反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、去离子水洗涤3次及冷冻干燥处理，最终所得即为功能助剂。
纳米氧化锌微球的制备方法为：将浓度为0.25M的乙酰丙酮锌的甲醇溶液转入反应釜中，并于130℃的温度下保温反应4h；待反应完毕后，将生成物组分自然冷却至室温，然后对其进行离心处理，倒出上清液并向其中倒入甲醇，超声振荡及离心处理后所得即为纳米氧化锌微球。
实施例3
本实施例中预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的制备方法与实施例1相同，不同之处在于：功能化纳米铜粉及功能助剂的制备方法不尽相同，本申请中功能化纳米铜粉及功能助剂的制备方法具体如下：
一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其5％的功能化纳米铜粉、3.5％的功能助剂共同组成。
功能化纳米铜粉的制备方法为：按0.003g/mL的用量比将脱乙酰甲壳素超声均匀分散在去离子水中，然后向其中加入质量为脱乙酰甲壳素15％的亚磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得的混合组分置于恒温加热设备中加热至85℃，并以1000r/min的搅拌速率下边搅拌边向其中加入体积为混合组分15％的硝酸铜水溶液及10％草本提取物的醋酸溶液，混合搅拌均匀后保温反应50min；待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、水洗及干燥处理，最终所得即为功能化纳米铜粉；其中，亚磷酸钠、硝酸铜及草本提取物的重量比为25：1：2.5。
草本提取物的制备方法为：采用逆流提取工艺对草蒿的叶片碎料进行提取，得到膏状的草本提取物；其中，提取温度设置为55℃；提取时间设置为90min；搅拌转速设置为400r/min；提取溶剂选用石油醚；草蒿的叶片与提取溶剂的固液比1：12；草蒿的叶片碎料的细度为100目。
功能助剂的制备方法包括以下步骤：将纳米氧化锌微球均匀分散在pH为8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配置成纳米氧化锌微球浓度为8M的混合液，然后向所得混合液中加入质量为其30％的二辛基二甲基氯化铵，超声处理45min后再向其中加入摩尔量为纳米氧化锌微球50％的没食子鞣酸，并以500r/min的速率搅拌反应50min；待反应完毕后，再向其中加入与没食子鞣酸等摩尔量的三缩四乙二胺，然后在室温下搅拌反应15h；待反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、去离子水洗涤4次及冷冻干燥处理，最终所得即为功能助剂。
纳米氧化锌微球的制备方法为：将浓度为0.3M的乙酰丙酮锌的甲醇溶液转入反应釜中，并于140℃的温度下保温反应5h；待反应完毕后，将生成物组分自然冷却至室温，然后对其进行离心处理，倒出上清液并向其中倒入甲醇，超声振荡及离心处理后所得即为纳米氧化锌微球。
对比例1、与实施例1的不同之处在于：本实施例中等量粒径相似(粒径为150～200nm)的纳米铜粉代替功能化纳米铜粉；
对比例2、与实施例1的不同之处在于：本实施例在制备功能助剂的过程中未使用季铵盐杀菌剂；
对比例3、与实施例1的不同之处在于：本实施例中采用等量粒径相似(粒径为800～850nm)的纳米氧化锌粉体代替纳米氧化锌微球。
性能测试：分别采用实施例1～3及对比例1～3所制备的预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的相关性能进行检测，所得数据记录于下表：
通过对比及分析表中的相关数据可知，本发明以所制备的功能化纳米铜粉及功能助剂作为制备纳米铜硅胶材料的原料，两者相互协同、相互配合有效的保证了其抗菌性能及抗病毒性能，减小了纳米铜硅胶材料发生交叉传染的情况的同时也减小了交叉感染的几率及患病的风险。由此，表明本发明所提供的预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料及其制备方法具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，其特征在于，所述纳米铜硅胶材料由硅胶及质量分别为其2~5%的功能化纳米铜粉、1.5~3.5%的功能助剂共同组成；
所述功能化纳米铜粉的制备方法为：按0.002~0.003g/mL的用量比将脱乙酰甲壳素超声均匀分散在去离子水中，然后向其中加入质量为脱乙酰甲壳素8~15%的亚磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得的混合组分置于恒温加热设备中加热至75~85℃，并以800~1000r/min的搅拌速率下边搅拌边向其中加入体积为混合组分10~15%的硝酸铜水溶液及6~10%草本提取物的醋酸溶液，混合搅拌均匀后保温反应30~50min；待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、水洗及干燥处理，最终所得即为功能化纳米铜粉；
所述草本提取物的制备方法为：采用逆流提取工艺对草蒿的叶片碎料进行提取，得到膏状的草本提取物；其中，提取温度设置为45~55℃；提取时间设置为50~90min；搅拌转速设置为300~400r/min；提取溶剂选用石油醚；草蒿的叶片与提取溶剂的固液比1：8~12；草蒿的叶片碎料的细度为70~100目；
所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：将纳米氧化锌微球均匀分散在pH为8.2~8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配置成纳米氧化锌微球浓度为5~8M的混合液，然后向所得混合液中加入质量为其20~30%的季铵盐杀菌剂，超声处理30~45min后再向其中加入摩尔量为纳米氧化锌微球25~50%的酚类化合物，并以300~500r/min的速率搅拌反应30~50min；待反应完毕后，再向其中加入与酚类化合物等摩尔量的有机胺，然后在室温下搅拌反应8~15h；待反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、去离子水洗涤2~4次及冷冻干燥处理，最终所得即为功能助剂；
所述纳米氧化锌微球的制备方法为：将浓度为0.2~0.3M的乙酰丙酮锌的甲醇溶液转入反应釜中，并于115~140℃的温度下保温反应3~5h；待反应完毕后，将生成物组分自然冷却至室温，然后对其进行离心处理，倒出上清液并向其中倒入甲醇，超声振荡及离心处理后所得即为纳米氧化锌微球。
2.根据权利要求1所述的一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，其特征在于：所述亚磷酸钠、硝酸铜及草本提取物的重量比为20~25：1：1.5~2.5。
3.根据权利要求1所述的一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，其特征在于：所述季铵盐杀菌剂选用双癸基二甲基氯化铵、双癸基二甲基溴化铵、二辛基二甲基氯化铵中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，其特征在于：所述酚类化合物选用2-（3，4-二羟基苯基）乙胺、儿茶酚、没食子鞣酸中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料，其特征在于：所述有机胺选用三缩四乙二胺、三亚乙基四胺中的任意一种。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的一种预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅胶、功能化纳米铜粉及功能助剂置于容器中，并于25~35℃的条件下在双辊开炼机中机械搅拌均匀，然后将所得纳米铜硅胶复合物涂覆在基质上，并于25~30℃的温度下硫化处理20~25h，待硫化处理完毕后所得即为预防病毒病菌交叉传染的纳米铜硅胶材料。
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