綠色生態人居抗菌自潔材料的製作方法
2023-06-01 14:23:46 1
專利名稱：綠色生態人居抗菌自潔材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種綠色生態人居抗菌新材料，特別是應用生態邊緣科學跨入紡織、 濾料產業的一種功能性抗菌自潔過濾新材料。技術背景
中國是目前世界上最大的紡織品生產國和出口國，纖維加工總量達到世界的1/4， 紡織品服裝佔世界的1/8以上。據聯合國的統計資料顯示，我國每年約有70多億美元的出口商品受到「綠色貿易壁壘」的不利影響。發達國家構築的「綠色貿易壁壘」已成為中國紡織品及濾料產品出口的最大障礙，因此，建立完善的產品生態體系，具有重要意義。
病菌在人們的生活中無處不在，衣物吸收的分泌物、汗漬、油漬、皮脂屑等物質是病菌生存和繁衍的營養液，也是疾病的傳播源。病菌以驚人的速度在人類生活的空間、衣物上繁殖，在繁殖過程中會產生難聞的氣味，引發婦科疾病、性病、皮癬、腳癬以及皮膚感染等問題。帶菌的汙染物破壞了人們的日常生活環境，影響人們身體健康，來自建築、裝潢材料產生的甲醛、苯、氨、氡、室內家用電器電磁波輻射、煤、液化氣、天然氣、香菸產生的煙霧，破壞了居住空間的環境，影響了人們的身體健康。
縱觀國內外抗菌技術可分為藥物抗菌技術與物理抗菌技術兩部分。
一、藥物抗菌技術
該技術採用醫用抗菌素或消毒劑加交聯樹脂製成，製造方法和抗菌機理存在下述問題與缺陷。
1、抗菌譜較窄，致使抗菌種類少，長期穿用可破壞人體皮膚的菌群平衡。不具備廣譜的抗菌作用。
2、易出現遺傳性變性，產生細菌群的耐藥性。
3、藥物滲入人體皮膚，會殺死毛孔內正常有益菌群、降低人體免疫力。
4、會產生刺激和過敏反應。
5、會破壞組織的柔軟性和吸溼透氣性，要做到耐洗，手感就差。
6、有特定的顏色和氣味，強烈的藥物氣味會影響人文環境，對使用者不夠友好、綠色和生態，對人居環境不利。
7、國外藥物型抗菌技術及產品包括
①瑞士某公司生產的二苯醚類加交聯樹脂；
②日本公司生產的二苯醚類加交聯樹脂；
③日本公司生產的有機氮類加交聯樹脂；
④英國公司生產的有機氮類加交聯樹脂；
⑤日本公司生產的甲殼類抗菌劑。
8、國內生產的同類產品包括
①最早出現的某軍工廠生產的藥物鞋墊處理劑。
②山東公司生產的有機氮加交聯樹脂。
③山東公司生產的吡卜醯胺的氯苯咪唑高分子化合物。
④北京某公司生產的四環素族抗生素加交聯樹脂。
⑤某高校生產的二苯醚類加交聯樹脂。
⑥某高校生產的磺胺嘧啶加水溶性聚氨酯。
⑦湖南、福建某公司生產的季銨鹽類消毒劑加有機矽偶聯劑。
⑧浙江某公司生產的纖維改性處理劑。
⑨某高校與江蘇公司合作開發的銅化合物類。
其他牌號眾多，抗菌基本上是上述幾類，只是交聯樹脂不同。
二、物理抗菌技術
現有技術中的抗菌機理是採用季銨鹽陽離子吸引帶負電荷的細菌、破壞細菌細胞壁，使其內溶物滲出而死亡。該類產品雖耐陽離子表面活性劑洗滌，但日常使用的洗滌劑大多數是陰離子表面活性劑，這樣在洗滌時，陰離子表面活性劑與陽離子季銨鹽結合，會使抗菌織物喪失抗菌作用。發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種綠色生態人居抗菌自潔新材料，特別是應用生態學邊緣科學跨入紡織、濾材產業的一種綠色生態人居抗菌自潔新材料。 該材料具有抗菌效果優良、持久、洗滌時不易喪失抗菌性、對人類環境無汙染、綠色並生態友好，並可改善空氣品質、且自潔、紅外輻射保健功能佳。
本發明一方面提供一種抗菌自潔材料，所述抗菌自潔材料包含作為載體的多孔納米材料、含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料；其中，所述無機納米抗菌顆粒的粒徑為IOnm lOOnm。
以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0.5 10質量％ ；所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質量％。所述納米級自潔材料包含Ti+4和Ge+4中的一種或多種。
在一個實施方式中，所述抗菌自潔材料還包含紅外輻射粉末。以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質量％。所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質量份的氧化鎂、33 35質量份的氧化鋁、48. 7 51質量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，並在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。其中，所述石英砂礦含有紅外輻射材料，選自Zr+4陽離子、Mn+4陽離子和/或Ni+4陽離子。
在一個實施方式中，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米複合物。
另一方面，本發明還提供一種所述抗菌自潔材料的製造方法，所述方法包括以多孔納米材料為載體，將含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料固定在所述多孔納米材料載體的表面上，由此製成所述抗菌自潔材料。以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質量％ ；所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質量％。所述納米級自潔材料包含 Ti+4和Ge+4中的一種或多種。
在一個實施方式中，所述方法還包括將紅外輻射粉末固定在所述多孔納米材料載體的表面上。以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質量％。 所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質量份的氧化鎂、33 35質量份的氧化鋁、48. 7 51質量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，並在1150°C 1300°C 高溫煅燒形成。其中，所述石英砂礦含有紅外輻射材料，選自陽離子、Mn+4陽離子和/ 或Ni+4陽離子。
在一個實施方式中，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米複合物。
在一個實施方式中，所述固定包括通過物理吸附和離子交換方法固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
本發明製造本發明抗菌自潔材料的方法首先整合物理、化學、生物學、工藝學、系統工程學、電子信息技術和經濟學等體系的交叉綜合性研究。融入多個學科知識和經驗的支持與融合，採用對環境無害的生態材料以及生產工藝，生產出對人體健康無害的生態人居抗菌自潔生產新材料。本發明所述方法包括以穩定的多孔納米材料(如，二氧化鈦) 為載體或羥基磷灰石、含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石為載體，將具有抗菌特性功能的鈰、 銀、鋅、鈦、鎳、鎂、鈣、稀土永磁離子作為無機納米抗菌顆粒、具有自潔功能的Ti+4陽離子和 /或Ge+4陽離子、具有紅外保健功能的陽離子、Mn+4陽離子、Ni+4陽離子通過物理吸附和離子交換等方法固定在所述多孔納米材料載體的表面，由此製成本發明綠色生態人居抗菌自潔納米新材料。所述綠色生態人居抗菌自潔納米新材料可以加到相應的產品中即可獲得具有抗菌自潔紅外能力的材料。以鈰(銀)的複合物(鈰離子和銀離子)、稀土永磁材料為主體抗菌體，以納米T^2和S^2等為載體，納米級粉體顆粒的特殊效益大大提高了整體的抗菌效果，使耐溫性、粉體細度、分散性和功能效應都得到了充分的發揮。
本發明的抗菌材料是一種具有抑菌和殺菌性能的新型功能材料。可以使材料表面的抗菌成分及時通過接觸殺菌和抑制微生物繁殖、生存，進而達到長期抗菌、衛生、安全的目的。這種抗菌方式與目前的化學滅菌、物理滅菌方式相比，具有長效、廣譜、經濟、方便等特點，本發明的自潔功能可以抗汙，有效的減少交叉感染、疾病傳播，並且免除了清洗、保潔等繁雜勞動，其抗菌效果可與製品的使用壽命同步。
本發明的各組分質量配比範圍是使用含鈰元素的無機納米複合抗菌劑代替銀離子抗菌劑、減少了產品成膜後的變色性，降低了成本，提高了市場競爭力。無機納米複合抗菌劑是以多孔型納米二氧化鈦為載體，裝載鈰離子得到的納米複合抗菌劑(粒徑為IOnm IOOnm) 0. 5 10質量％。固化劑0. 5 5質量％，填料30 40質量％，助劑3 6質量％， 共聚乳液或樹脂55 65質量％。
製備方法
1、將上述組分通過物理吸附和離子交換工藝將鈰(銀)離子固定在沸石、陶瓷、矽膠等多孔材料的表面，然後利用機械剪切力作用混配均勻。
2、研磨分散採用高速分散機在低速GOO轉/分鐘 600轉/分鐘)狀態下分散，依次加入分散劑、穩定劑、消泡劑、防凍劑、稀土磁材料(磁微粒小於2um，粒徑分布越窄越好)，加完後攪拌速度提高到1500轉/分鐘(r/min) 2000轉/分鐘，在常溫條件下分散1. 5 2小時。然後送砂磨機或球磨機、膠體磨等磨細至規定細度再將共聚液或樹脂、稀土永磁納米材料加入混合均勻後過濾出料，即製得綠色生態人居抗菌納米材料。
本發明的技術特點
1、本發明是採用接觸反應破壞微生物活性的，其抗菌成分為鈰(銀)離子，效果持久，同時在可見光作用下，能激活水和空氣中的氧，產生活性陽離子，具有很強的氧化能力， 能在很短時間內破壞細菌的繁殖能力，致細胞死忙，從而達到優良的抗菌防黴效果。
2、利用本發明的產品與纖維結合後產生的物理微電子產生正電勢、磁場可吸附細菌，使其細胞變形，改變其電子層結構，細胞破裂，內溶物滲出死亡，達到抗菌防黴目的。
3、具有良好的拒水和透氣性。可根據環境條件「呼吸」及調正室內空氣的溼度。引入的T^2在稀土催化劑作用下能夠產生高活性自由基，這些自由基能將吸入的產生異物的有機物降解成無味物質，而且這些自由基通過呼吸作用散布於空氣中，殺菌滅菌及其他對人體有害的有機物，從而達到淨化空氣、環境，保護人類健康的目的。
4、廣譜的抗菌性。經國內外權威醫療機構檢測及臨床對G+菌、G—菌、真菌(黴菌) (如金黃色葡萄球菌、鏈球菌、結核桿菌、臘狀芽胞菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、白色念珠菌、紅色毛癬菌、黑麴黴菌等病菌)均有極佳是抗菌效果。。
5、耐洗滌。與織物纖維牢固結合，提高並改善產品質量，能長期保持抗菌防黴、自潔、紅外特性。
6、安全。不含甲醛及重金屬離子及其他有害物質，長期使用對人體安全無毒、無刺激性、無副作用，對人體微生物生態平衡無影響。對工人勞動保護無影響，應用操作簡便，長期使用效果穩定。
7、產品性價比優良，加工成本低，易於推廣應用。
由於本發明的納米鈰(銀)系抗菌粉體平均粒徑僅為20. 165nm,能在產品中分散均勻，故對加工工藝沒有特殊要求。可廣泛用於塑料、陶瓷、纖維等產品中，以及各種棉、紗等天然纖維織物、混紡織物，用熱封、熱軋、水刺等工藝生產的無紡布。所得的抗菌防黴自潔紅外織物無紡布又應用於下列領域
一、空調或空氣清新機等家電產品中作為抗菌過濾材料。
二、日用品抗菌、防臭防黴、預防交叉感染產品。
三、各種服裝、內衣、襪子、鞋子、床上用品及交通工具上的臥具。
四、抗菌工作服、醫療衛生、食品製造加工、餐飲、美容、美發、浴室等行業的服裝及用品ο
五、抗菌醫院用品、婦幼保健品、皮衣、皮具及包裝等。
以下結合實例對本發明作進一步描述具體實施方式
實施例1
在室溫下將三氯化鐵50份溶解於1000份5 %的NH4水溶液中，然後用冷凍水浴法將工業級四氯化鈦緩慢滴加到該水溶液中，在均勻攪拌下產生白色沉澱，然後在攪拌下加入0. 15mol高氯酸使白色沉澱溶解，得到透明液體，在95°C下加熱使其蒸發2小時，除去多餘的水分，過濾所得的溶膠-凝膠體並用500份水洗滌4次，將洗滌後的溶膠-凝膠在20°C 和IOmmHg下乾燥3小時得到白色微粉，放入煅燒爐中800°C下煅燒1小時得到三氧化二鐵摻雜的納米二氧化鈦基體，再經研磨、分散、陳化乾燥，加入標量的鈰離子和銀離子、稀土永磁離子複合物3g，加1 % 3 %的自潔納米粉Ti+4陽離子和/或Ge+4陽離子，紅外納米粉陽離子，再研磨製取多孔型二氧化鈦負載的鈰/銀抗菌劑。
稱取粒徑為IOnm IOOnm的多孔型納米二氧化鈦負載的鈰/銀抗菌劑0. 4 10 份，固化劑0. 5 5份，填料30 40份，助劑3 6份，共聚乳液或樹脂55 60份加入到混合機中，混配均勻，將上述混配的物料用加料器輸送到空氣級磨(ACM)中進行細粉碎，通過旋風分離器捕集被粉碎的半成品，再經篩粉機除去雜質和粗粉後即可製得本發明成品， 並進行包裝。
一、將本發明作1 30稀釋，形成抗菌工作液(在申請人「浙江金海環境技術股份有限公司」系列產品中稱為「金海1#抗菌工作液」)。
二、工藝流程
1.抗菌織物
a 流程
權利要求
1.一種抗菌自潔材料，所述抗菌自潔材料包含作為載體的多孔納米材料、含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料；其中，所述無機納米抗菌顆粒的粒徑為IOnm lOOnm。
2.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質量所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、 鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質量％。
4.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，所述納米級自潔材料包含Ti+4陽離子和Ge+4陽離子中的一種或兩種。
5.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，所述抗菌自潔材料還包含紅外輻射粉末。
6.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質量％。
7.根據權利要求5所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質量份的氧化鎂、33 35質量份的氧化鋁、48. 7 51質量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，並在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。
8.根據權利要求1所述的抗菌自潔材料，其特徵在於，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米複合物。
9.一種權利要求1-8任一項所述抗菌自潔材料的製造方法，所述方法包括以多孔納米材料為載體，將含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料固定在所述多孔納米材料載體的表面上，由此製成所述抗菌自潔材料。
10.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質量所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。
11.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質量％。
12.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述納米級自潔材料包含Ti+4陽離子和Ge+4陽離子中的一種或多種。
13.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述方法還包括將紅外輻射粉末固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
14.根據權利要求13所述的製造方法，其特徵在於，以所述抗菌自潔材料的總質量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質量％。
15.根據權利要求13所述的製造方法，其特徵在於，所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質量份的氧化鎂、33 35質量份的氧化鋁、48. 7 51質量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，並在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。
16.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米複合物。
17.根據權利要求9或13所述的製造方法，其特徵在於，所述固定包括通過物理吸附和離子交換方法固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
全文摘要
本發明涉及一種綠色生態人居抗菌新材料，特別是應用生態邊緣科學跨入紡織、濾料產業的功能性抗菌自潔過濾新材料。在本發明中，以含鈰離子、銀離子、稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒為抗菌主體，在多孔型納米載體為多孔載體，並加入自潔、紅外材料，通過物理吸附和離子交換等方法固定在所述多孔載體的表面，由此形成的綠色生態人居抗菌自潔納米新材料。所述抗菌自潔納米新材料大大提高了整體的抗菌自潔效率，並使其耐溫性、粉體細度、分散性和功能性效應都得到了充分的發揮。在本發明中，使用含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒代替銀離子抗菌劑，免除了產品成膜後的變色性，降低了成本，提高了市場競爭力。
文檔編號D01F6/92GK102511499SQ20111033102
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者丁宏廣 申請人:浙江金海環境技術股份有限公司