[發明專利]一種天然高分子/無機納米抗菌復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410064284.0
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103881150A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王勇;盧榮;張福濱;程順林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L5/00
• 分類號: C08L5/00;C08L89/00;C08K3/08;C08K3/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于功能性天然高分子材料領域，特別涉及一種天然高分子/無機納米抗菌復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展，人民生活水平的提高，在追求舒適愉悅的生活方式的同時，也企盼擁有一個舒適、衛生、安全的生活環境。健康的空氣、健康的水源、健康的食品、健康的住宅等等都代表了當今產品的新潮流。有害細菌一直是影響人類健康和壽命的主要因素。隨著國民生活水平及健康環境意識的提高，納米抗菌材料的需求也逐漸增大，納米抗菌材料的研究與制備將成為重要的新興產業領域，納米抗菌材料對創造潔凈環境、健康環境具有重要作用。

傳統的抗菌材料采用鉛鹽、汞鹽、酸鹽等，本身毒性非常大、殘效期較長，已經被禁止使用；而采用合成有機殺菌劑用量雖然少，效果也比較好，但是存在著有效期短、毒性大、耐熱性差、化學穩定性差、容易產生抗藥性等缺點。某些無機納米粒子如納米ZnO、納米Ag等因具有抗菌效果好、功效長、光譜抗/殺菌以及對人和動物無毒性等優點，已經開始在一些高檔涂料中使用，用于制備抗菌納米復合環保涂料。

由于納米粒子具有較強的表面效應，所以采用傳統方法制備的納米抗菌材料在長時間的放置后會出現納米粒子團聚現象，直接影響到納米抗菌材料的抗菌效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種天然高分子/無機納米抗菌復合材料及其制備方法，其成本低廉、制備方法簡便，而且制備的天然高分子/無機納米抗菌復合材料抗菌效果好、抗菌時效長、對人畜無毒。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是該天然高分子/無機納米抗菌復合材料由納米銀溶膠和納米氧化鋅溶膠混合而成。

銀系抗菌劑是通過溶出型的銀離子對微生物的作用而獲得抗菌特性的，其具有良好的抗菌性能，但納米銀容易團聚使其時效性受限。本發明所制備的天然高分子/無機納米抗菌復合材料為溶膠形態，可以有效的防止納米粒子的團聚，制備出抗菌效果優良、分散性好、穩定性高的納米抗菌復合材料。

優選的是，所述納米銀溶膠中納米銀濃度為80-1.12×10³mg/L；所述納米氧化鋅溶膠中氧化鋅濃度為4×10³-5×10³mg/L；所述納米銀溶膠和納米氧化鋅溶膠體積比為1:2-1:3。

本發明還提供了上述天然高分子/無機納米抗菌復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

（1）納米銀溶膠的制備：將桃膠制成桃膠水溶膠，再向桃膠水溶膠中加入可溶性無機含銀化合物，室溫下攪拌至可溶性無機含銀化合物完全溶解，再將此含銀溶膠加熱至100-120℃，反應3-4h，并冷卻至室溫，加水稀釋，得到銀離子濃度為80-1.12×10³mg/L的含銀溶膠；

（2）納米氧化鋅溶膠的制備：室溫下，將3-3.5重量份醋酸、0.2-0.4重量份殼聚糖溶于100重量份水中，再加入11-13重量份尿素，攪拌溶解后加入20-23重量份可溶性鋅鹽，攪拌溶解后加熱至75-85℃，反應3-6h，并加水稀釋，得到氧化鋅濃度為4×10³-5×10³mg/L的納米氧化鋅溶膠；

（3）天然高分子/無機納米抗菌復合材料的制備：將步驟（1）所得納米銀溶膠與步驟（2）所得納米氧化鋅溶膠按體積比1:2-1:3混合，得到天然高分子/無機納米抗菌復合材料。

上述步驟（1）中，桃膠同時起到還原劑和穩定劑的作用，一方面，桃膠中帶有醛基和羥基的糖類物質和可溶性無機含銀化合物發生氧化還原反應生成納米銀；另一方面，納米銀粒子附著或被纏繞在桃膠中未參加反應的多糖和少量蛋白質的長鏈狀結構上，起到穩定的作用。步驟（2）中殼聚糖用作分散劑，尿素用作還原劑和醋酸鋅發生氧化還原反應制得納米氧化鋅。所用殼聚糖本身也有抗菌性能。

優選的是，步驟（1）所述桃膠水溶膠由桃膠溶于水，除去雜質，并經干燥、粉碎處理，過250目的篩子，得到桃膠粉末，再將桃膠粉末溶于水中得到3×10³-7×10³mg/L的溶液，離心取上層清液得到。

進一步優選的是，所述干燥是置于烘箱中于60℃干燥36h；所述離心是置于離心機中3000轉離心2min。

優選的是，步驟（1）所述可溶性無機含銀化合物包括硝酸銀或硫酸銀。