CN1240578A - 长效无机抗菌剂及其制备和应用 - Google Patents

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黄占杰
郭晓
杨立华
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Abstract

本发明是一种长效无机抗菌剂,由组成为钠硼硅酸盐系列的玻璃和具有抗菌活性的金属离子的可溶性盐或其氧化物组成,并于1300—1500℃下熔融,然后水淬,干燥,筛分而得。产品对大肠杆菌、金黄葡萄球菌等多种细菌有杀灭能力,抗菌持久,高效,安全无副作用,可用于陶瓷、搪瓷、玻璃、塑料、涂料、纸张、化学纤维等材料或制品的抗菌加工,并进一步制成各类抗菌制品。

Description

长效无机抗菌剂及其制备和应用
本发明属于抗菌剂领域，以及在陶瓷、搪瓷、纸张、塑料、涂料及纺织品等日用工业品中的应用。
随着人民生活水平的提高，人们对清洁、舒适、有益健康的环境的要求日趋迫切，近十余年陆续出现的各种抗菌工业制品深受欢迎。其中，大多数是以有机药物为抗菌剂，其不足之处是药物易挥发或洗脱，抗菌力不持久，有些药物会引起细菌耐药性，甚至造成环境二次污染。后来发展的无机抗菌剂，是将具有抗菌作用的金属化合物如银、铜等，吸附在活性碳、沸石等多孔材料上，再添加到制品中。其弱点是金属离子易随水流失，降低抗菌效果及寿命。中国专利申请CN1149039A、CN1145343A、CN1151381公开了含无机抗菌剂的制品制作方法，其中，有的是将金属银或其氧化物附在制品表面，它们难于被微生物吸收，抗菌效力差；有的是将其掺进陶瓷釉料中，露出表面的有效部分少，利用率低，工艺复杂。
本发明的目的在于提供一种长效抗菌剂，其抗菌效力高，作用持久，抗菌谱广，应用领域广泛，耐热，耐洗涤，耐磨擦，对人体安全无害，制备工艺和应用工艺简便易行。
本发明采用以下方案来实现上述目的：
由基质玻璃和具有抗菌活性的金属离子的可溶性盐或其氧化物组成长效无机抗菌剂，其中，(1)基质玻璃的组成为：氧化钠(Na2O)8-20％、氧化钾(K2O)2-5％、氧化钙(CaO)2-10％、氧化硼(B2O3)15-30％、二氧化硅(SiO2)35-65％、氧化铝(Al2O3)3-8％、氧化铈(CeO2)0.5-2％；(2)金属离子是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的一种或一种以上；(3)金属离子的可溶性盐为盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐中的一种或一种以上；(4)金属盐或其氧化物的用量为玻璃基质重量的0.2-18％。
其制备工艺为：将金属盐或其氧化物与基质玻璃的原料混匀，在1300-1500℃下熔融，然后经水淬，粉碎，干燥、筛分而制得长效无机抗菌剂。
本发明的长效无机抗菌剂可以添加到普通硅酸盐陶瓷或搪瓷釉料中，掺加量为0.3-10％，得到的抗菌釉浆以浸釉法施釉，釉层厚，0.3-1.2mm，按常规工艺烧结，制得抗菌制品。适于制地砖、浴缸等，抗菌剂分布均匀，制品耐磨耗，寿命长。
本发明的长效无机抗菌剂也可以按30-50％的用量与普通硅酸盐陶瓷或搪瓷釉料混合，配成釉浆，以喷涂法在坯体表面或已施底釉的坯体表面喷涂施釉，釉层厚0.05-0.1mm，按常规工艺烧结，制得抗菌制品。适于表面形状不规则制品及对磨耗要求不高的制品，如墙砖、艺术品等，其抗均效力高，节约抗菌剂。
本发明的长效无机抗均剂也可以按1-4％的用量掺入塑料或化学纤维熔融态前驱体中，均匀混合，再制成抗菌塑料薄膜或抗菌纤维；还可将长效无机抗菌剂与交联剂和粘结剂如液体石蜡混合均匀，再喷涂或刷涂在热压模具的内表面，通过热压成形，将抗菌剂转移到塑料制品表面上。
本发明的长效无机抗均剂按0.5-1％的用量掺入纸浆中，可获抗菌纸。
本发明的长效无机抗菌剂按1-3％的用量与内墙涂料混合，可得抗菌涂料，用于粉刷卫生间、厨房、居室及公共场所的内墙，制造洁净环境。
本发明的长效无机抗菌剂可粉碎成3-5mm的颗粒，按0.2-0.5Kg/m3水的比例，直接投放到储水池、水缸中，或装入净化水器过虑层内，净化饮用水，杀灭细菌等有害微生物。
本发明的长效无机抗菌剂有以下优点：
1.所含抗菌活性金属能以离子状态溶出，易被细菌吸收，破坏其细胞膜、呼吸及电子传输系统，使酶丧失活性，抑制细菌繁殖，直至杀灭细菌、真菌等有害微生物。
2.以易溶玻璃为载体，在水中可持续溶解释放金属离子。改变玻璃组成，可以调节溶解速度，调节玻璃软化温度，使其与不同陶瓷或搪瓷釉料相匹配。
3.在各类制品中添加量少，不影响制品外观，色彩及性质。
4.具有广谱抗菌能力，对典型的致病菌均有显著杀灭能力。不产生耐药性，见表1。
         表1最低抑菌浓度(MIC)的抗菌效果
  初始菌数(cfuml)            37℃，24小时培养  致死率(％)
  对  照     50ppm    100ppm
 大肠杆菌金黄葡萄球菌  2.63×1051.82×105  4.17×1091.26×109  1.25×104 1.41×104  99.9899.99
5.具有耐热、抗老化、耐洗涤、耐摩擦等特点，是长效型无机抗菌剂。
6.对人体安全无害、无毒、无刺激、无过敏反应。
本发明不限于以下实施例：
实施例一
基质玻璃组成为Na2O12％、K2O3.5％、B2O318％、CaO6％、Al2O35％、SiO255％、CeO20.5％、外加AgNO31.2％(以上均为重量百分比)，将上述物料充分混合均匀，于1340℃熔炼3小时，水淬、烘干，加入无水乙醇，球磨至粒度达325目以下，筛分后干燥，在餐具白釉中加入10wt％抗菌粉末，球磨制浆，浸渍施釉，经焙烧得到抗菌餐具。
实施例二
基质玻璃组成为Na2O8％、K2O2.5％、B2O315％、Al2O36％、CeO21.5％、SiO262％外加AgNO32.5％及Zn(NO3)212％充分混合，于1500℃下熔融3小时，水淬，加入乙醇球磨至325目以下，烘干筛分备用。按5∶5重量比掺入卫生瓷釉料中，共同球磨均化，在浸过原来釉层的坯体上，喷涂0.1mm左右厚度的表层，经烧结得到卫生洁具(如：便座等)。
实施例三
基质玻璃组成为Na2O20％、CaO10％、B2O325％、SiO236％、Al2O38％、CeO21％、外加Ag2SO40.5％，CuSO415％，充分混合，然后于1380℃下熔炼2小时，水淬，球磨、干燥、筛分至325目以下。以液体石蜡为粘接剂，按粉液比10∶1配成浆料，喷附在塑料模具内表面，厚度约50-150μm，然后，按常规热压工艺压型，使抗菌剂均匀地附着在制品表面上，得到抗菌塑料制品。所用塑料可为ABS、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料，可用于制作电话听筒、计算机键盘、玩具、文具、吸尘器外壳、冰箱内壁、冰盒、隔架等。
实施例四
按实施例三制备长效无机抗菌剂，按3％的重量比添加到聚乙烯塑料熔体中，均化后，按常规工艺，吹制塑料薄膜。所制得的抗菌薄膜可用作食品袋、保鲜膜、浴帘、浴帽、农用大棚薄膜。也可添加到编织袋中，保存粮食或制品，可防止生霉变质。
实施例五
按实施例一制备长效无机抗菌剂，按1％的重量比添加到纸浆中，按常规工艺抄纸，得到的抗菌纸可用作食品包装纸、保鲜纸、货币用纸、瓦棱纸板、餐巾纸、洗面纸、文物保存纸及重要文件用纸等。
实施例六
将实施例三中的金属盐改换成TiO23％、AgNO30.5％、SnO23％制成的长效无机抗菌剂按2％-4％的重量比添加到尼龙、锦纶、涤纶、丙纶或混纺纤维熔融的前驱体中，并加入适量交联剂及偶联剂，按常规工艺拉丝，制成抗菌纤维。抗菌纤维可制成机织物、针织物或无纺布，用作内衣裤、鞋衬、鞋垫、袜、医护服装、手术衣帽、病员服、医院床具、家庭卧室用品、床上用品、装饰织物、空调及吸尘器滤网、空气滤清器滤网等。
实施例七
按实施例一制作的长效无机抗菌剂在水淬后，粉碎成3-5mm大小的颗粒，可直接用作饮水灭菌剂，按0.2公斤/吨水比例投入储水槽或水缸中，保持Ag溶出量不低于50-100ppm的抑菌浓度。也可装入净水过虑层中，取代银活性碳，效力更持久。
实施例八
按实施例1或3制作的抗菌剂按2％的比例，掺入普通内墙涂料中，混合均匀，外加0.5％偶联剂，即可得抗菌涂料。可用于家庭卫生间、厨房、居室，也可用于医院、药厂、食品加工厂、车站码头等公共场所，防霉抗菌，改善环境卫生。

Claims (8)

1.一种长效无机抗菌剂，其特征在于由基质玻璃和具有抗菌活性的金属离子的可溶性盐或其氧化物组成，其中：
(1)基质玻璃的组成为：Na2O8-20％，K2O2-5％，CaO2-10％，B2O315-30％，SiO2  35-65％，Al2O33-8％，CeO20.5-2％；
(2)金属离子是Au、Ag、Cu、Zn、Sn、Ti中的一种或一种以上；
(3)金属离子的可溶性盐为盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐中的一种或一种以上；
(4)金属盐或其氧化物的用量为玻璃基质重量的0.2-18％。
2.根据权利要求1所述的长效无机抗菌剂，其特征在于其制备工艺为：将金属盐或其氧化物与基质玻璃的原料混匀，在1300-1500℃下熔融，然后经水淬、粉碎、干燥、筛分而得。
3.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂，其特征在于：按0.3-10％的用量掺入到普通硅酸盐陶瓷或搪瓷釉料中可得抗菌釉浆，并以浸釉法施釉，经烧结得抗菌制品。
4.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂，其特征在于，按30-50％的用量与普通硅酸盐陶瓷或搪瓷釉料混合可得抗菌釉浆，并以喷涂法施釉，经过烧结得抗菌制品。
5.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂，其特征在于，按1-4％的用量掺入塑料或化学纤维熔融态前驱体中，混合均匀，可制成抗菌塑料薄膜或抗菌纤维；还可与交联剂和粘接剂混合均匀，再喷涂或刷涂在热压模具的内表面，通过热压成形，将抗菌剂转移到塑料制品表面上。
6.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂，其特征在于，按0.5-1％的用量掺入纸浆中，可获抗菌纸。
7.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂，其特征在于按1-3％的用量与内墙涂料混合，可得抗菌涂料。
8.根据权利要求1或2所述的长效无机抗菌剂其特征在于可粉碎成3-5mm的颗粒，按0.2-0.5Kg/m3比例，投放到储水池、水缸中，或装入净化器过滤层内，代替银活性碳粉净化饮用水，其用量应保证水中银离子溶出量达到50ppm以上。
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