一种硅基载银抗菌剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅基载银抗菌剂的制备方法。该方法首先取专利号ZL201410009948.3所述的纳米银溶胶，在水醇混合溶液中简单搅拌，分散形成均一溶液，然后加入二氧化硅材料，继续搅拌，形成悬浮液；然后将得到的悬浮液经高压均质机用100~200Mpa的压力，在55~65℃温度之间均质1~2次；最后将均质后的物料于反应釜中加热搅拌、抽真空快速脱除水醇溶剂，即可得到超细粉末状硅基载银抗菌剂。本发明专利技术硅基载银抗菌剂的制备，使用设备少，工艺简单，无三废排放，成本低，生产效率高，适合于大规模批量生产。本发明专利技术制备的硅基载银抗菌剂因整个生产环节都是在低于100℃温度下进行，活性组分纳米银颗粒保持了极高的抗菌性能，并且使用安全，同时和普通沸石载银、磷酸锆载银、可溶性玻璃载银等抗菌剂相比，本发明专利技术方法得到的硅基载银抗菌剂应用到高透明硅橡胶材料中不会对材料本身的透明性产生不利影响，满足高端抗菌制品的性能要求。

Preparation of a Silicon-based Ag-loaded Antimicrobial Agent

The invention relates to a preparation method of a silicon-based silver-carrying antimicrobial agent. First, the nano-silver sol described in patent No. ZL201410009948.3 was simply stirred in the mixed solution of water and alcohol to form a homogeneous solution, and then added silica material to continue stirring to form a suspension. Then, the obtained suspension was homogenized 1-2 times at 55-65 degrees C by high pressure homogenizer under 100-200 Mpa pressure. Finally, the homogenized material was put into the reactor. Ultrafine powdered silicon-based silver-carrying antimicrobial agent can be obtained by heating, stirring and vacuum rapid removal of water and alcohol solvents. The preparation of the silicon-based silver-carrying antimicrobial agent has the advantages of less equipment, simple process, no waste discharge, low cost and high production efficiency, and is suitable for large-scale batch production. The silicon-based silver-carrying antimicrobial agent prepared by the invention is carried out at a temperature lower than 100 C. The active component nano-silver particles maintain extremely high antimicrobial performance and use safety. At the same time, the silicon-based silver-carrying antimicrobial agent obtained by the method is applied to high transparent silicone rubber materials compared with the common zeolite silver-carrying agent, zirconium phosphate silver-carrying agent, soluble glass silver-carrying agent and other antimicrobial agents. It will not adversely affect the transparency of the material itself and meet the performance requirements of high-end antimicrobial products.

【技术实现步骤摘要】
一种硅基载银抗菌剂的制备方法
本专利技术涉及一种无机抗菌材料
更具体地，本专利技术涉及一种硅基载银抗菌剂的制备方法。
技术介绍
当前市场上应用到塑胶材料中的无机抗菌剂一般是负载银、铜、锌等金属离子的沸石、磷酸盐、可溶性玻璃、羟基磷灰石等载体化合物，金属离子抗菌成分因其载体介孔或层间作用而具有缓释效果，表现出优异的抗菌长效性。但是以上所述的负载型银抗菌剂因其颗粒尺寸控制在微米级，一般是1-10μm，添加到塑胶中抗菌剂粉体的颗粒尺寸还会发生团聚而变大，造成材料表面产生较大雾度，故不能满足高透明塑料制品的要求。二氧化硅俗称白炭黑，是一种无定形微细粉状物，一般粒径小于100nm，多孔、内表面积大，和塑胶材料相容性好，适合作为无机抗菌剂的载体，应用到透明塑胶材料中，故当前有二氧化硅负载银离子的抗菌剂的制备、应用研究非常多，主要情况列举如下：张彬著《抗菌白炭黑》（2007）公开了一种载银抗菌白炭黑的制备方法：首先使用水玻璃和小苏打分两步反应制备白炭黑载体，然后加入银离子溶液进行负载，最后过滤、干燥滤饼、研磨粉碎，制得过200目筛子的抗菌白炭黑微细粉末。该方法生产工艺比较简单，但是制得的抗菌白炭黑粉末颗粒较大，抗菌效率不高，不适合高透明塑胶制品。中国专利CN100364408C公开了一种纳米介孔载银抗菌剂的制备方法：首先制备了介孔氧化硅载体，然后加入乙醇、水、硝酸银一起超声浸渍12-48h，烘干后，于300-500℃温度的氮气和氢气氛围中分解硝酸银，得到纳米介孔载银抗菌剂。该方法制备过程中高温分解硝酸银需特殊设备，生产控制比较复杂，批量生产难，并且高温处理经常会使单质银颗粒抗菌活性降低。中国专利CN101889582A公布了一种新型多功能纳米组装无机抗菌剂的制备方法:将纳米孔径二氧化硅（1-2um）或纳米二氧化硅（20-100nm）均匀分散于硝酸银、硫酸锌或硫酸铜水溶液中，在一定的溶液浓度、反应温度、反应时间、pH值等制备工艺参数下，通过分散打浆、纳米微孔组装、反应陈化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、球磨等制备工艺，制备出Ag-Cu--Zn-SiO2型多功能纳米组装无机抗菌剂。该方法制备工序多，程序复杂，并且对于介孔二氧化硅的吸附型负载而言，300-800℃高温焙烧2-5h也会对银离子抗菌活性造成影响，抗菌剂颗粒粒径较大，而球磨工艺制备的粉体粒径分布也会较宽。中国专利CN101744001公布了一种含银硅基介孔抗菌剂的制备方法：将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物的结构导向剂、去离子水及酸一起搅拌，加入硅源、银源，然后加热继续搅拌，得到溶胶凝胶液，真空烘干溶胶-凝胶，然后用乙醇洗涤，真空干燥；将上述真空干燥后的产品在保护气下焙烧。由于在介孔材料的制备过程中加入抗菌银活性体，使银离子沉积到介孔孔壁中，然后通过物理或化学方法除去介孔的结构导向剂，最后制得含银抗菌介孔无机抗菌剂。该方法制备方法简单，制备的抗菌剂不易变色，性能稳定，但是制备过程中的结构导向剂是一些高分子有机物，去除环节往往会产生废液或废弃，带来环保问题。中国专利CN102430375B公布了一种二氧化硅-银纳米复合微球的制备方法：首先制备得到改性的二氧化硅胶体微球；然后将其分散在DMF中，加入有机单体和引发剂，反应，离心分离、洗涤和干燥，得到二氧化硅/聚合物复合微球；最后将其分散在去离子水中，滴加AgNO3溶液，搅拌，逐滴还原剂，搅拌，离心分离、洗涤和干燥，得到二氧化硅-银纳米复合微球。该方法过程复杂，并且以二氧化硅为核，聚合物为壳的复合微球的制备工艺控制难度高。中国专利CN103798289A公布了一种载银介孔二氧化硅抗菌剂的制备方法：它是将模板剂、硅源和硝酸银溶于水，得到银溶胶液，将氯化物水溶液滴加入银溶胶液，搅拌混和形成二氧化硅/氯化银凝胶，烘干凝胶，然后经热处理得到含银单质的介孔二氧化硅抗菌剂。该方法制备的抗菌剂保留了载体材料有序的孔道结构、均一的孔径、较大的比表面积和孔体积，抗菌活性体含量易控，制备方法简单，但是该方法有氯元素参与，最后去除环节会造成含氯废液，带来环保问题。综合文献报道可知：二氧化硅负载型银抗菌剂主要制备方法为首先制备二氧化硅介孔载体，然后通过物理或化学方法吸附银离子，最后经高温处理制备得到的，中间也有涉及到银离子还原制备纳米银颗粒环节。使用现有市场现有二氧化硅和纳米银产品直接进行负载的报道很少，主要因为纳米银单质与未改性的常规二氧化硅产品难于络合，负载困难。本专利技术就是通过高压高能机械设备将纳米银负载到二氧化硅材料中，形成性能稳定的产品，可应用到高透明塑胶材料中。目前，市场上始终需要一种生产工艺简单、生产效率高、节能环保的硅基载银抗菌剂的制备方法，并且制备的硅基载银抗菌剂颗粒小、粒径分布均匀，可应用到高透明塑胶材料中，而不影响塑胶材料本身高透明性。为此，本专利技术人经过大量试验终于完成了本专利技术。
技术实现思路
要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种硅基载银抗菌剂的制备方法。技术方案]本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术涉一种硅基载银抗菌剂的制备方法。该方法步骤如下：（1）制备纳米银溶胶取专利号ZL201410009948.3所述的纳米银溶胶。（2）制备硅基抗菌剂以重量份计，称取下述组分：二氧化硅25-50份纳米银水溶胶10-30份水醇混合溶液150-500份首先取所述的纳米银水溶胶、水醇混合溶液加入搅拌罐中40~80rpm速度下搅拌1~2min形成均一溶液，然后加入所述二氧化硅在80~200rpm速度下5~10nin搅拌形成硅基载银悬浮溶液；然后将以上所述悬浮液经高压均质机用100~200Mpa的压力，在55~65℃温度之间均质1~2次；最后将均质后的物料于反应釜中在70~90℃温度下加热搅拌、抽真空快速脱除水醇溶剂，回收、重新利用，即可得到超细粉末状硅基载银抗菌剂，密封包装。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述的二氧化硅选自沉淀二氧化硅、气相二氧化硅或超细二氧化硅凝胶中的一种；所述水醇溶液为水和乙醇的混合溶液。所述的水是去离子水或蒸馏水。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述的所述的搅拌罐和反应釜的材质是不锈钢、搪玻璃或陶瓷中的一种。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述的高压均质机为碰撞型，所述高压均质机的均质腔为穴蚀喷嘴型。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述的步骤（2）的高压均质机的均质压力为100~200Mpa的，均质温度为55~65℃，均质次数为1~2次。本专利技术所依据的原理是：二氧化硅材料不溶于水和普通酸，对一般化学品稳定，受高温不分解，不燃烧，内表面积大、多孔、吸水性强，具有良好的分散性，这些特点都满足了作为抗菌剂载体的条件，但是抗菌剂活性单体纳米银单质与未改性的常规二氧化硅产品难于络合，负载困难。本专利技术利用了高压均质机的特殊均质作用将纳米银单质直接负载到常规二氧化硅材料中。高压匀质机是应用纳米技术工艺制备纳米材料最有效的生产设备之一，其应用领域非常广泛。高压均质机主要由高压均质腔和增压机构构成。高压均质腔的内部具有特别设计的几何形状，在增压机构的作用下，高压溶液快速的通过均质腔，物料会同时受到高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用和相应的热效应，由此引发的机械力及化学效应可诱导物料大分子的物理、化学及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基载银抗菌剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：（1）制备纳米银溶胶，步骤如下：A：把0.2‑5重量份水溶性银盐与30‑40重量份水加到搅拌罐中，在温度20‑60℃下搅拌5‑20min，使所述的银盐完全溶解，得到一种均匀透明溶液，备用；所述的水溶性银盐是硝酸银、乙酸银或银氨溶液中的至少一种；所述的水是去离子水或蒸馏水；B：首先将0.5‑10重量份肟类还原剂、0.3‑15重量份高分子分散保护剂与30‑69重量份水一起加入反应釜中，在温度20‑60℃下按400‑800rpm速度搅拌10‑20min，形成均匀透明溶液；然后将上述步骤A所得银盐溶液在20‑60min内分3‑5批加完，在温度20‑60℃下继续反应60‑120min；最后在同样的搅拌速度下升高温度到65‑80℃，同时对反应釜抽真空30‑60min，将反应体系中的易挥发组分脱除、回收；所述的肟类还原剂是乙醛肟、丙酮肟或丁酮肟中的至少一种；所述的高分子分散保护剂为水溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素钠（CMC）或羧甲基壳聚糖中的至少一种；所述的水溶性银盐、肟类还原剂和高分子分散保护剂重量比为（0.5‑1）：（2‑2.5）：（1‑3）；C：将步骤B所得透明均匀液体放出，密封包装，即完成纳米银水溶胶的制备；（2）制备硅基抗菌剂以重量份计，称取下述组分：二氧化硅              25‑50份纳米银水溶胶          10‑30份水醇混合溶液          150‑500份所述的二氧化硅选自沉淀二氧化硅、气相二氧化硅或超细二氧化硅凝胶中的一种；所述水醇溶液为水和乙醇的混合溶液；首先取所述的纳米银水溶胶、水醇混合溶液加入搅拌罐中40~80rpm速度下搅拌1~2min形成均一溶液，然后加入所述二氧化硅在80~200rpm速度下5~10nin搅拌形成硅基载银悬浮溶液；然后将以上所述悬浮液经高压均质机用100~200Mpa的压力，在55~65℃温度之间均质1~2次；最后将均质后的物料于反应釜中在70~90℃温度下加热搅拌、抽真空快速脱除水醇溶剂，回收、重新利用，即可得到超细粉末状硅基载银抗菌剂，密封包装。...

【技术特征摘要】
1.一种硅基载银抗菌剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：（1）制备纳米银溶胶，步骤如下：A：把0.2-5重量份水溶性银盐与30-40重量份水加到搅拌罐中，在温度20-60℃下搅拌5-20min，使所述的银盐完全溶解，得到一种均匀透明溶液，备用；所述的水溶性银盐是硝酸银、乙酸银或银氨溶液中的至少一种；所述的水是去离子水或蒸馏水；B：首先将0.5-10重量份肟类还原剂、0.3-15重量份高分子分散保护剂与30-69重量份水一起加入反应釜中，在温度20-60℃下按400-800rpm速度搅拌10-20min，形成均匀透明溶液；然后将上述步骤A所得银盐溶液在20-60min内分3-5批加完，在温度20-60℃下继续反应60-120min；最后在同样的搅拌速度下升高温度到65-80℃，同时对反应釜抽真空30-60min，将反应体系中的易挥发组分脱除、回收；所述的肟类还原剂是乙醛肟、丙酮肟或丁酮肟中的至少一种；所述的高分子分散保护剂为水溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素钠（CMC）或羧甲基壳聚糖中的至少一种；所述的水溶性银盐、肟类还原剂和高分子分散保护剂重量比为（0.5-1）：（2-2.5）：（1-3）；C：将步骤B所得透明均匀液体放出，密封包装，即完成纳米银水溶胶的制备；（2）制备硅基抗菌剂以重量份计，称取下述组分：二氧化硅25-50份纳米银水溶胶10-30份水醇混合溶液150-500份所述的二氧化硅选自沉淀二氧化硅、气相二氧化硅或超细二氧化硅凝胶中的一种；所述水醇溶液为水和乙醇的混合溶液；首先取所述的纳米银水溶胶、水醇混合溶液加入搅拌罐中40~80rpm速度下搅拌1~2min形成均一溶液，然后加入所述二氧化硅在80~200rpm速度下5~10nin搅拌形成硅基载银悬浮溶液；然后将以上所述悬浮液经高压均质机用100~200Mpa的压力，在55~65℃温度之间均质1~2次；最后将均质后的物料于反应釜中在70~90℃温度下加热搅拌、抽真空快速脱除水醇溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽国，姜虹娟，苏尚海，
申请(专利权)人：三河市京纳环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13