本發(fā)明屬于裝飾材料領(lǐng)域；具體涉及一種環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

春季是流感病毒最易傳播的季節(jié)，流感以空氣飛沫直接傳播為主，流感患者一聲咳嗽，可傳播約有10萬個(gè)病菌，一個(gè)噴嚏約含有100萬個(gè)病菌，一個(gè)噴嚏可使飛沫以167公里的時(shí)速，在一秒內(nèi)噴射到6米以外的地方。流感患者攜帶的病毒在空氣中恣意傳播，而兒童的抵抗力普遍較低，更容易得流感。因此，既能殺滅空氣中的細(xì)菌又對身體無毒無害的材料備受國內(nèi)外人士的關(guān)注。

霧霾天氣空氣中懸浮著大顆粒，數(shù)百種大氣顆粒物能直接進(jìn)入并黏附在人體上下呼吸道和肺葉中，并且大部分會(huì)被人體吸入。其次，霧霾天氣導(dǎo)致近地層紫外線減弱，容易使得空氣中病菌的活性增強(qiáng)，細(xì)顆粒物會(huì)“帶著”細(xì)菌、病毒，來到呼吸系統(tǒng)的深處，造成感染。陰霾天中的顆粒污染物不僅會(huì)引發(fā)心肌梗死，還會(huì)造成心肌缺血或損傷，還容易誘發(fā)心血管疾病的急性發(fā)作。因此，既能吸附空氣中的大顆粒又能殺滅細(xì)菌的材料是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。

現(xiàn)在市面上具有的都是室內(nèi)用抗菌環(huán)保涂料，涂料里面一般摻雜銀作為一種抗菌劑，納米銀顆粒更因可以直接進(jìn)入菌體與氧代謝酶結(jié)合，使菌體窒息而死，能夠殺死與其接觸的大多數(shù)細(xì)菌、真菌、霉菌、孢子等微生物，但是涂料本身不能完全達(dá)到綠色環(huán)保的要求，并且價(jià)格較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料及其制備方法，既可以殺滅空氣中的細(xì)菌，還可為人體提供所需的鋅元素，綠色環(huán)保。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料主要是由乙酸鋅、蒸餾水、纖維素、植物多酚制成，其重量份數(shù)分別為1～70份的乙酸鋅、10～500份的蒸餾水A，5～15份的纖維素、50～100份的蒸餾水B，1～10份的植物多酚、10～100份的蒸餾水C。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的纖維素是細(xì)菌纖維素、醋酸纖維素、羧甲基纖維素、微晶纖維素、棉纖維、無紡布、紙、闊葉材、針葉材、纖維素醚、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的至少一種。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的植物多酚是茶多酚、葡萄多酚、蘋果多酚中的至少一種。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、納米ZnO溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的乙酸鋅、蒸餾水A，將稱量好的乙酸鋅倒入蒸餾水A中進(jìn)行攪拌，至溶液完全澄清透明，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值在7～12范圍內(nèi)，待用；

步驟2、纖維素混合納米氧化鋅溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的纖維素、蒸餾水B，將稱量好的纖維素倒入蒸餾水B中進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入步驟1制得的納米ZnO溶液，繼續(xù)攪拌均勻后待用；

步驟3、纖維素混合納米氧化鋅材料的制備：將步驟2制備的纖維素混合納米氧化鋅溶液倒入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度80～220℃，反應(yīng)時(shí)間10～16h，反應(yīng)完畢后得到的產(chǎn)物自然冷卻、蒸餾水洗滌并過濾后待用；

步驟4、環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的合成：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的植物多酚、蒸餾水C，將稱量好的植物多酚倒入蒸餾水C中進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入步驟3制得的纖維素混合納米氧化鋅材料，攪拌30min，攪拌器轉(zhuǎn)速200～500rpm，攪拌后放入超聲波中進(jìn)行超聲震蕩20min，超聲波功率設(shè)定為500～1500W，超聲后的產(chǎn)物放入80℃恒溫干燥箱中烘干，制得環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟1中NaOH溶液的濃度為1mol/l。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟2中的攪拌時(shí)間是1～5h。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟3中水熱反應(yīng)釜中纖維素混合納米氧化鋅溶液的體積占反應(yīng)釜體積的80％。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟3中產(chǎn)物自然冷卻的時(shí)間是10～72h。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟4中恒溫烘干的時(shí)間是10～72h。

本發(fā)明中植物多酚中的復(fù)合有效成分能夠與室內(nèi)空氣中甲醛、VOC等多種對人體有毒有害的污染物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，有效去除室內(nèi)空氣中的污染物，直到凈化的特殊作用。例如茶多酚主要成分是黃烷醇類、花色素類、花黃素類、縮酸及縮酚酸類組成，其分子在空間結(jié)構(gòu)的重組與螯合，產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)變化而生成活性氧，能有效穩(wěn)定自由電子、使電子離開原位，形成分子內(nèi)的氫鍵，形成的活性狀態(tài)可與室內(nèi)空氣中甲醛等污染物反應(yīng)，從而去除甲醛。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料表面富集了ZnO粒子，表面活性高，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見菌種的抗菌性能比現(xiàn)有的抗菌材料性能優(yōu)異，抑菌環(huán)寬度為11.9mm。

本發(fā)明采用水熱合成法合成的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，可以殺滅空氣中的細(xì)菌，氧化鋅無毒無害，還可為人體提供所需的鋅元素，綠色環(huán)保，可以回收利用。環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料可以用作小工藝品，書籍用紙，壁紙，書法畫作，口罩過濾層，食品的包裝等。本發(fā)明制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料成本低廉且具有較高的抗菌性能，是制作室內(nèi)裝飾品的關(guān)鍵材料。

本發(fā)明方法工藝簡單，設(shè)備要求不高，纖維素等原料價(jià)格低廉易得，而且易于回收，故生產(chǎn)成本低，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；使用的纖維素為天然產(chǎn)物，環(huán)境友好，無污染。

本發(fā)明所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料中的氧化鋅粒徑在10nm～2μm左右，形貌規(guī)整、基本無團(tuán)聚，分散性好。

附圖說明

圖1是具體實(shí)施方式一制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的SEM照片；

圖2是具體實(shí)施方式一未添加乙酸鋅的對比材料的SEM照片；

圖3是具體實(shí)施方式一制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的XRD譜圖；

圖4是具體實(shí)施方式一制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料樣品的照片；

圖5是具體實(shí)施方式一制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料樣品的抗菌對比照片；

圖6是具體實(shí)施方式一制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的抗菌數(shù)據(jù)柱狀圖；

圖7是具體實(shí)施方式二制備的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的SEM照片。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

一種環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料主要是由乙酸鋅、蒸餾水、纖維素、植物多酚制成，其重量份數(shù)分別為30份的乙酸鋅、250份的蒸餾水A，10份的纖維素、100份的蒸餾水B，5份的植物多酚、50份的蒸餾水C。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的纖維素是濾紙；所述的植物多酚是茶多酚。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、納米ZnO溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的乙酸鋅、蒸餾水A，將稱量好的乙酸鋅倒入蒸餾水A中進(jìn)行攪拌，至溶液完全澄清透明，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為10，待用；

步驟2、纖維素混合納米氧化鋅溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的纖維素、蒸餾水B，將稱量好的纖維素倒入蒸餾水B中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間2小時(shí)，攪拌均勻后加入步驟1制得的納米ZnO溶液，繼續(xù)攪拌1h，攪拌均勻后待用；

步驟3、纖維素混合納米氧化鋅材料的制備：將步驟2制備的纖維素混合納米氧化鋅溶液倒入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時(shí)間10h，反應(yīng)完畢后得到的產(chǎn)物自然冷卻、蒸餾水洗滌并過濾后待用；

步驟4、環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的合成：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的植物多酚、蒸餾水C，將稱量好的植物多酚倒入蒸餾水C中進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入步驟3制得的纖維素混合納米氧化鋅材料，攪拌30min，攪拌器轉(zhuǎn)速200rpm，攪拌后放入超聲波中進(jìn)行超聲震蕩20min，超聲波功率設(shè)定為500W，超聲后的產(chǎn)物放入80℃恒溫干燥箱中烘干，制得環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟1中NaOH溶液的濃度為1mol/l；步驟3中水熱反應(yīng)釜中纖維素混合納米氧化鋅溶液的體積占反應(yīng)釜體積的80％；步驟3中產(chǎn)物自然冷卻的時(shí)間是10h；步驟4中恒溫烘干的時(shí)間是10h。

本實(shí)施方式中水熱反應(yīng)釜是聚四氟乙烯襯底的水熱反應(yīng)釜。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的SEM圖片如圖1所示，XRD譜圖如圖3所示，對比不加乙酸鋅的掃描電子顯微鏡圖片如圖2所示。

由圖1中可以看出，氧化鋅小顆粒形貌規(guī)整、均一，氧化鋅小顆粒的粒徑約為10～20nm左右，在小粒子上方隨機(jī)分布著較大的氧化鋅顆粒，直徑約為100nm，長約為500nm左右。

從圖3的XRD圖譜能夠看出衍射峰很尖銳，說明結(jié)晶度很高，且未出現(xiàn)雜質(zhì)峰，說明純度很高。圖2為不加乙酸鋅的掃描電子顯微鏡圖片，由圖可以看出，濾紙被打漿成超細(xì)纖維，平均直徑為100nm左右。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的抗菌性能是以金黃色葡萄球菌(S.aureus)和大腸桿菌(E.coli)為模板，采用瓊脂紙片擴(kuò)散法通過測量抑菌環(huán)的大小來決定的。一管新鮮培養(yǎng)的細(xì)菌用來配菌懸液，濃度大概為10⁸CFU/ml。用移液槍移取150μl稀釋的菌懸液于培養(yǎng)基上，用涂布棒將菌液均勻的涂布在培養(yǎng)基的表面，再將樣品放在培養(yǎng)基的中間，貼上標(biāo)簽紙，倒平板在恒溫培養(yǎng)箱中37℃下培養(yǎng)18h。培養(yǎng)之后，在樣品的周圍發(fā)現(xiàn)有透明的抑菌環(huán)出現(xiàn)，用直尺量取抑菌環(huán)的大小，每個(gè)平板量3次，并取平均值每個(gè)樣品的抑菌環(huán)直徑均分三次測量，取平均值，每組樣品也均測量多次，保證數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的樣片照片、抗菌樣品對比照片和抗菌柱狀圖如圖4、圖5、圖6所示。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料抗菌性能好。由圖6中可以看出金黃色葡萄球菌的抗菌性能比大腸桿菌的好，隨著乙酸鋅含量的增加，抑菌環(huán)寬度也在增加。pH 9的乙酸鋅含量為3g的樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌環(huán)寬度為10.25mm和11.9mm。

具體實(shí)施方式二：

一種環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料主要是由乙酸鋅、蒸餾水、纖維素、植物多酚制成，其重量份數(shù)分別為35份的乙酸鋅、300份的蒸餾水A，10份的纖維素、100份的蒸餾水B，1份的植物多酚、10份的蒸餾水C。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料，所述的纖維素是濾紙；所述的植物多酚是茶多酚。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、納米ZnO溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的乙酸鋅、蒸餾水A，將稱量好的乙酸鋅倒入蒸餾水A中進(jìn)行攪拌，至溶液完全澄清透明，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為12，待用；

步驟2、纖維素混合納米氧化鋅溶液的制備：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的纖維素、蒸餾水B，將稱量好的纖維素倒入蒸餾水B中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間2小時(shí)，攪拌均勻后加入步驟1制得的納米ZnO溶液，繼續(xù)攪拌1h，攪拌均勻后待用；

步驟3、纖維素混合納米氧化鋅材料的制備：將步驟2制備的纖維素混合納米氧化鋅溶液倒入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度180℃，反應(yīng)時(shí)間10h，反應(yīng)完畢后得到的產(chǎn)物自然冷卻、蒸餾水洗滌并過濾后待用；

步驟4、環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的合成：按照重量份數(shù)稱取一定質(zhì)量的植物多酚、蒸餾水C，將稱量好的植物多酚倒入蒸餾水C中進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入步驟3制得的纖維素混合納米氧化鋅材料，攪拌30min，攪拌器轉(zhuǎn)速200rpm，攪拌后放入超聲波中進(jìn)行超聲震蕩20min，超聲波功率設(shè)定為500W，超聲后的產(chǎn)物放入80℃恒溫干燥箱中烘干，制得環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的制備方法，步驟1中NaOH溶液的濃度為1mol/l；步驟3中水熱反應(yīng)釜中纖維素混合納米氧化鋅溶液的體積占反應(yīng)釜體積的80％；步驟3中產(chǎn)物自然冷卻的時(shí)間是10h；步驟4中恒溫烘干的時(shí)間是10h。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料的SEM圖片如圖7所示。

由圖7中可以看出，在纖維素表面生長的是長為1μm寬為100nm左右的針狀氧化鋅，纖維素纖維外表面被氧化鋅包裹住了。

本實(shí)施方式所述的環(huán)保型生物質(zhì)納米抗菌裝飾材料使用方便，制備簡單，應(yīng)用廣泛，將ZnO與纖維素、植物多酚進(jìn)行復(fù)合，利用ZnO的抗菌性和纖維素的低成本，易塑形和造型易改變的優(yōu)點(diǎn)，制成的產(chǎn)品易攜帶，價(jià)格低，造型可以隨消費(fèi)者的欣賞水平和心情進(jìn)行改變，并且在其多次折疊美觀性下降之后還可以回收利用，再次進(jìn)行加工。