含金屬的粒子的製備方法
2023-05-17 06:33:16 2
專利名稱：含金屬的粒子的製備方法
技術領域：
本發明總地涉及粒子，更具體地，涉及微粒(micro-particles)和/或納米粒子的製備方法。
背景技術：
近年來人們較多地關注到潛在的每日接觸所帶來的細菌汙染危險。在消費者對此方面日漸關注的同時，製造商們就開始在各類家用產品和製品中加入抗微生物劑。例如，某些品牌的聚丙烯切割板，液體肥皂等等，都含有抗微生物的化合物。
此外，細菌感染的風險在醫學方面也很大。例如，多種具體用於接觸患者的體液的醫學製品。該接觸的持續時間可相對較短，例如創口包紮即是如此；也可為較長期的，例如植入接受者體內的人工心臟瓣膜。一些例如(尿)導管等的製品可短期也可為長期接觸的。其它典型的接觸患者較短的製品包括但不限於燒傷處包紮和隱性眼鏡。其它典型的接觸患者較長的製品包括但不限於植入的假體。
製品同體液的接觸造成感染風險。該風險可非常嚴重甚至危及生命。此外，感染還會導致高成本、較長的或額外的醫院滯留。例如繃帶引起的感染可能加重燒傷病人的傷情。而且，植入假體引起的感染也可能導致必須替換假體。
因此，現有的技術中已有嘗試檢測方法來幫助降低細菌感染的風險並/或甚至防止感染的產生。一種方法是使用抗微生物劑和/或殺生物劑。
用於許多製品的最為常見的抗微生物劑是三氯生(triclosan)。雖然將此類化合物結合入液態或聚合物介質相對來說較為簡單，但是其它基質，包括織物和纖維表面，經證明是較難獲得的。長久以來，需求對織物原料表面賦予一種有效、持久並長期抗微生物的特性，特別是在服裝織物和薄膜表面上。這樣的應用，極難用三氯生來解決，特別是必需具有洗滌耐久性時(三氯生能很輕易地從任何表面洗掉)。其次，雖然三氯生經證明作為一個抗微生物化合物是有效的，但是此類化合物內存在的氯會刺激皮膚，從而使這類纖維、薄膜和纖維織物在服裝方面的應用非常不好。
其次，還有的市售物包含與三氯生共擠出的丙烯酸類和/或醋酸酯纖維(例如Celanese供應這類醋酸酯織物，商標為MicrosafeTM；Acordis供應這類丙烯酸類纖維，商標為AmicorTM)。但是，這類應用僅局限於這類的纖維，它對於天然纖維絲毫不起作用，特別是在以下物質中不適用(和/或)聚酯、聚醯胺、棉、氨綸等織物。並且該共擠步驟成本很高。抗微生物劑的抑制區局限於在這些應用中。
近年來開發並使用含銀的無機殺微生物劑作為抗微生物劑用於過多的不同基質和表面。具體地，這類殺微生物劑已用於結合入熔紡合成纖維，如尚未審查的日本專利No.H11-124729所述，用於提供某些能選擇地並固有地表現抗微生物特性的織物。而且，人們還嘗試將這類具體的殺微生物劑用於織物表面和紗線表面，但就耐久性來說並不成功。這些化合物的局部處理從未成功地用作織物或紗基質上的耐久性飾整理或塗層。
人們在以一種高效率並/或成本有效的方式形成銀織物纖維的技術領域中已經作了很多改進。然而，這些方式仍涉及其上面含銀的纖維和織物的形成。在一些例子中，這些織物原料和纖維沒有用，因為織物原料或纖維的尺寸對所選應用來說過大。
因此，需求一種製備金屬基的粒子的方法，其較現有技術的抗微生物方法更實用。也需求一種生產微米級和/或納米級含銀粒子的方法。
發明概述本發明提供一種用於製備含金屬粒子的方法。該含金屬粒子是微米級和/或納米級粒子。該金屬與鹼性劑配合形成粒子。在一個實施方式中，該金屬是銀，且粒子包括氫氧化銀。粒子具有抗微生物特性。對於使用銀的實施方式來說，粒子也可提供抗真菌特性、抗靜電特性和/或傳導性特性。粒子粒徑可為約0.01-300微米。
以下進一步詳細描述這些實施方式和其它的實施方式。
發明詳述本發明在以下說明和實施例中得以更具體的描述，下文僅作為闡述性質，由於對其可進行的許多變異或變化對本領域普通技術人員來說是顯而易見的。在說明書和權利要求書中使用的單數形式「一(種)」、「該」等詞語可以包括多個涉及對象，除非文本內容明確指出是另一種情況。並且，使用於說明書和權利要求書中的術語「包含」包括「由……組成」和「基本由……組成」的實施方式。
本發明提供了一種製備金屬基粒子的方法。一方面，該方法用於形成包括一種金屬的微米級和/或納米級粒子。在一個實施方式中，該金屬是銀。這些微米級和/或納米級粒子由於其尺寸，可用於寬範圍的不同用途。此外，這些粒子保持了所用金屬的抗微生物、抗真菌、抗靜電和/傳導特性。因此，含銀的微米級和/或納米級粒子提供了一種或多種特性，例如抗微生物性、抗靜電性和/或傳導性。
於是，本發明一方面提供一種製備微米級和/或納米級含金屬粒子的方法。在一個實施方式中，該金屬為銀。在另一個備選實施方式中，該金屬可為銅、鋁、鋅、鎳或類似金屬。該方法製備含例如銀的金屬的微米級和/或納米級粒子。這裡使用的「微米級粒子」是指粒徑為約1-300微米的粒子。這裡使用的「納米級粒子」是指粒徑為約0.01-1微米的粒子。基於不同的加工參數，本方法可用於形成單為微米級、單為納米級或其混合物，其形成的混合物或是作為一種混合物使用，或是進一步經過一個分離步驟將粒子分類成不同的粒徑範圍。該分離步驟的一個例子是將粒子按不同尺寸進行分離的篩選步驟。
雖然對於每一個實施方式並不需要所有的加工步驟，本發明的方法使用一系列加工步驟形成這些含金屬粒子。第一步是獲得金屬源，例如硝酸銀粉用於形成銀粒子並溶於水的實施方式。在一個實施方式中，水是去離子水。在另一個實施方式中，只要溶液中水的量已知，可使用預溶解的硝酸銀溶液。下表顯示了不同的實施方式，其中不同量的硝酸銀和水可以用於一個實施方式中，該實施方式中銀的來源為硝酸銀、並使用去離子水。
然後，上述溶液可用鹼性溶液處理。在一個實施方式中，該鹼性溶液為氫氧化鈉。使用氫氧化鈉是由於其極易與金屬溶液配合。然而，本發明可使用任何一個這樣的鹼性溶液可與用於具體實施方式
中的的金屬溶液配合。在這個實施方式中，金屬溶液是溶解於去離子水中的硝酸銀。可以使用的其它鹼性溶液包括，但不局限於氫氧化銨。
下表小時了本發明的可以使用不同量的氫氧化鈉的不同實施方式，其中氫氧化鈉的是鹼性溶液。須注意，配製溶液的起始點為可購自多個廠商的50％氫氧化鈉溶液(50∶50體積/體積)。
反應可在室溫下進行，或在從15-30℃下的溫度進行。反應期間，鹼性溶液與金屬配合形成含金屬的沉澱。在這些使用氫氧化鈉的實施方式中，加入氫氧化鈉時形成行車了棕色沉澱。形成沉澱時可攪拌溶液。加入全部鹼性溶液後，可以使所得混合物靜置一段時間讓所有沉澱物穩定。穩定所需的靜置時間可各自有所不同，但可在5-15分鐘範圍內。
穩定後，移去沉澱物。沉澱可使用標準濾紙過濾，例如Buckner漏鬥。依據溶液的pH，可以將溶液中和。由於鹼性溶液一般會將pH升至大於7，可用酸將溶液pH調至約7。在一個實施方式中，可使用硫酸，雖然也可以使用其它的酸，其中包括但不限於鹽酸和硝酸。將溶液pH調至約7是有利的，因為這樣便於廢料處理方面的操作，雖然該步驟在形成本發明微米級和/或納米級粒子中並不是必須的。
然後將沉澱物用水洗滌，例如去離子水。宜用水將沉澱物徹底地洗滌。沉澱物的洗滌有利於將配合的金屬沉澱物的納米級和微米級粒子以純淨形式收集。在一個金屬為銀、氫氧化鈉為鹼性溶液的實施方式中，所得沉澱物包括氫氧化銀的納米級和微米級粒子。可在任何地方實施該洗滌，包括在漏鬥裡。
沉澱物可在常規烘箱中或其它乾燥設備中乾燥，直至沉澱物基本變乾燥。在一個實施方式中，乾燥溫度為約50-90℃。乾燥沉澱物後，所得產品包括本發明的微米級和/或納米級粒子。
須理解，由於本發明的微米級和/或納米級粒子包括銀，甚至在更小的粒子粒徑中，銀的有利特點都得以保留。因此，本發明的粒子可應用於任何利用銀的一個或多個有利特性的用途。這些特性包括但不限於抗微生物、抗真菌、抗靜電、傳導、電磁幹擾(EMI)屏蔽、過濾，或以上特性的組合。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。
實施例實施例1
稱得75克硝酸銀。然後將其於室溫下(約22℃)溶解於500毫升去離子水中。鹽溶解後，最終體積可升至600毫升。然後緩慢向硝酸銀溶液中加入100毫升50∶50NaOH。立即形成棕色沉澱物。然後用棒攪拌含沉澱物的溶液。讓化合物靜置約10分鐘。然後使用標準濾紙和Buckner漏鬥過濾沉澱物。
溶液使用50％硫酸中和。然後用去離子水在經過buckner漏鬥時洗滌沉澱物，一次用50-100毫升。本實施例中，使用5000毫升去離子水洗滌。
然後在常規烘箱中乾燥所得沉澱物，直至其乾燥，溫度控制在約60-80℃。
收集到約46克棕色氫氧化銀微米級和納米級粒子。
實施例2然後將由實施例1所得的納米粉經過高溫(即高於約100℃)，持續幾分鐘。加熱使白色微米級和納米級閃亮銀粒子產生。所得粉稱重為約43克。
實施例3然後將實施例1所得的粉摻入水凝膠繃帶的外表面，水凝膠重量對銀粉重量為10∶1的重量。浸漬該表面，使水凝膠化合物施加到表面上。然後使用Staphylococcusaureus ATCC6538，採用Dow Corning公司測試法0923測試樣品。一小時後，有機物的量CFU值/ml從起始的1.6×105降至＜10。下降百分比為＞99.99％。由此，可清楚看到微米級和納米級氫氧化銀粒子的抗微生物特性。
實施例4然後將實施例1所得的粉以水凝膠重量對銀粉為10∶1的重量比，摻入水凝膠繃帶的外表面，然後用實施例3的同樣方法在4小時裡進行測試。下降百分比又是99.99％。這清楚地表明納米粒子的巨大表面積和其少量時的有效性。
實施例5然後將實施例1所得的粉以水凝膠重量對銀粉為100∶1的重量比摻入水凝膠繃帶的外表面，然後用實施例3的同樣方法在4小時裡進行測試。降低百分比高達94％，再次證明納米粒子的有效性和表面積優點。測試結果也表明納米粒子的一大抑制區域。
以上僅為闡示性、說明性的，並描述了本發明的實施方式。本領域技術人員可在不超越本發明範圍或精神的前提下，對本發明作各種修改或改變變通。
權利要求
1.一種製備含金屬的粒子的方法，包含形成金屬在溶劑中的溶液；將金屬溶液同鹼性溶液混合，從而形成含金屬的沉澱物；分離沉澱物；乾燥沉澱物，從而形成含金屬的粒子。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵這樣，所述金屬選自銀、銅、鎳、鋅、鋁，或其組合。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述金屬是銀。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述含金屬粒子的粒徑為約0.01-300微米。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述含金屬粒子的粒徑為約1-300微米。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述含金屬粒子的粒徑為約0.01-1微米。
7.如權利要求1所述的方法，還包括乾燥前用水洗滌所述沉澱物的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述金屬在溶劑中的溶液包含溶於水的硝酸銀粉。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述硝酸銀以克/升水計算的量為約3-500。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述硝酸銀以克/升水計算的量為約100-200。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述鹼性溶液選自氫氧化鈉、氫氧化銨、或其組合。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述鹼性溶液是氫氧化鈉。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述氫氧化鈉溶液是50％(體積/體積)的氫氧化鈉溶液。
14.一種粒子，它由如權利要求1所述的方法製成。
15.如權利要求1所述的粒子，其特徵在於，所述金屬選自銀、銅、鎳、鋅、鋁，或其組合。
16.如權利要求15所述的粒子，其特徵在於，所述金屬是銀。
17.如權利要求14所述的粒子，其特徵在於，所述含金屬粒子粒徑為約0.01-300微米。
18.如權利要求17所述的粒子，其特徵在於，所述含金屬粒子粒徑為約1-300微米。
19.如權利要求17所述的粒子，其特徵在於，所述含金屬粒子粒徑為約0.01-1微米。
20.一種氫氧化銀粒子，包含與氫氧化物配合的銀；其中粒子的直徑為約0.01-300微米。
全文摘要
本發明提供一種製備含金屬的粒子的方法。該含金屬的粒子是微米級和/或納米級粒子。該粒子可依賴於所使用的金屬，具備抗微生物特性。對於使用銀的實施方式，該粒子也可提供抗真菌、抗靜電、電磁幹擾(EMI)屏蔽和/或傳導特性。該粒子粒徑可為0.01－300微米。
文檔編號C01G5/00GK1894164SQ200480026288
公開日2007年1月10日 申請日期2004年9月10日 優先權日2004年9月10日
發明者S·N·錢德拉, W·F·麥克納利, V·奈克, J·M·富裡 申請人:高貴纖維科技有限公司